微生物降解石油烃的代谢机制及研究进展

石油烃类污染物是复杂的有机化合物,对生态环境和公众健康具有较大危害。目前微生物技术已成为修复石油烃污染环境的主要方法,微生物可利用目标污染物作为碳源,通过一系列的酶催化对其进行代谢降解。研究了微生物降解石油烃的代谢机制,可通过合理设计降解途径中关键步骤的酶,降低限制因素对石油烃微生物降解的影响,提高限速步骤的反应速度,从而提高对石油烃的降解率,以更好地应用于石油烃污染场地的修复。通过梳理总结石油烃的主要组成和结构、代谢途径、功能基因和关键酶种类,以及组学和合成生物学技术在石油烃降解代谢机制研究中的应用现状,为进一步优化提升微生物修复技术在石油烃污染领域的应用前景提供参考。     

高铁酸钾复合液预处理促进玉米秸秆酶解效率的作用机制

高铁酸钾复合液是制备高铁酸钾剩余的废弃滤液,其内含有大量Fe⁶⁺、ClO^-、OH^-,具有破坏木质纤维素顽固结构,提升酶解糖化的潜力.以玉米秸秆为原料,并将其应用于复合液预处理与后续酶解糖化试验中,主要得到以下结论：新鲜复合液在45℃下预处理24 h固液比为10%(m/V)时,秸秆的酶解糖化效果最佳,还原糖产量高达362.92 mg·g^-1,较对照提高了308.88%;通过机理研究发现,复合液会破坏秸秆表面结构,去除木质素和部分半纤维素,使更多纤维素暴露出,从而提高酶解效率;同时发现,复合液中起主要作用的离子是OH^-和ClO^-,两者相互促进,但不具协同作用;通过SEM、AFM、FTIR、XRD分析手段进一步验证了上述结论;经6次循环利用后,复合液的预处理效率降低了约55.48%.综上,高铁酸钾复合液预处理技术可破坏木质纤维素顽固结构,此项预处理技术的研发为农业废弃物的资源化利用提供了新思路.     

Cooperation between ligninolytic enzymes produced by superior mixed flora

Since the ability to degrade lignin with one kind of white-rot fungi or bacteria was very limited, superior mixed flora‘s ability to degrade lignin was investigated by an orthogonal experiment in this paper. The results showed that superior mixed flora reinforced the ability to degrade lignin, the degradation rates of both sample 9 and 10 were beyond 80% on the day 9. The cooperation between lignin peroxidase(LiP), Mn-dependent peroxidase(MnP) and laccase (Lac) for lignin degradation was also studied. By examining the activities of three enzymes produced by superior mixed flora, it was found that Lac was a key enzyme in the process of biological degradation of lignin but Lip was not; the enzyme activity ratios of Lac/MnP and Lac/LiP were significantly correlative with the degradation rate of lignin at the 0.01 level; and the ratio of MnP/LiP was an important factor affecting the degradation rate of lignin.     

蕹菜Cd-PSC根际土壤酶和微生物特征研究

通过自制根箱试验,研究了在两种不同镉浓度的农田土上,蕹菜Cd-PSC和non-Cd-PSC两个品种根际土壤酶和微生物的特征。结果表明:蕹菜根际土壤五种酶(脲酶,转化酶,酸碱磷酸酶,蛋白酶)活性和三类微生物(细菌、真菌、放线菌)数量都显著大于非根际土壤(p0.01)。在同一土壤上,蕹菜品种间酶活性和微生物数量均存在基因型差异(p0.05);在两种土壤上,脲酶、转化酶、蛋白酶在两个品种间表现不一致,而酸碱磷酸酶则一直表现为Cd-PSC的根际酶活性小于non-Cd-PSC的活性。Cd-PSC的根系细菌、放线菌的数量极显著小于non-Cd-PSC的根系土壤中的数量,而真菌数量却显著大于non-Cd-PSC的数量。     

毛木耳产漆酶发酵条件的研究

以毛木耳为产酶菌,以CMC为唯一碳源,探讨了不同培养条件对毛木耳产漆酶的影响。结果表明,在最适温度为27℃、pH值为6．0、接种量为10％、装液量为90mL／250mL、摇床转速为180rpm、培养天数为6d时,产酶活力最大。以各个因子的最佳梯度做优化培养,发酵液中的漆酶活力高达70．76IU／mL。     

土壤重金属污染的酶学诊断——紫色土中的镉、铜、铅、砷对水稻根系过氧化物酶的影响

通过四川酸性紫色土、中性紫色土,石灰性紫色土中不同浓度的Cd、Cu、Pb、As对水稻根系过氧化物酶的影响研究,揭示了过氧化物酶受抑制与产生抗性的过程.在低浓度时,上述元素对过氧化物酶的影响能反映土壤类型影响的差别.确定了三种紫色土中Cd、Cu、Pb、As的临界浓度.     

灵芝漆酶对直接蓝86的催化脱色性能

利用灵芝菌Ganoderma lucidum U-281漆酶对直接蓝86进行酶促氧化脱色,并对其降解机理进行了探讨。结果表明,染料-漆酶共反应体系在20～50℃及pH小于5.0范围内,直接蓝86均可脱色50%以上;漆酶对直接蓝86具有宽泛的浓度适应性,对300 mg/L的该染料仍具有耐受性。最优脱色工艺参数为温度40℃、pH 5.0、染料初始浓度200 mg/L、漆酶用量1 U/mL。在优化条件下,直接蓝863 h的脱色率达到54.54%,48 h脱色率达到91.54%。紫外-可见吸收光谱分析表明,漆酶的酶促氧化导致染料的分子结构产生了变化,是造成直接蓝86脱色的主要发生机制。     

一株木材腐朽菌及其粗酶液对七氯的降解

Phlebia acanthocystis TMIC34875是一株具有七氯降解能力的木材腐朽菌。为利用微生物技术去除环境中的七氯残留提供理论依据,研究了该菌株及其粗酶液对七氯的降解性能及其动力学特性。结果表明,菌株在七氯的初始浓度为50μmol/L时具有最大降解速率,为0.3031μmol/（L·h）;而菌体接种量为15%时,降解速率达到最高,为0.2045μmol/（L·h）。降解酶定位研究表明,七氯的降解主要是胞内酶在起作用。七氯胞内酶降解的酶促反应最适温度是35℃,在30-40℃之间有较高的催化活性;最适pH值为5.0,在pH 4.5-6.0之间有较高的催化活性,最适条件下反应1 h后七氯的降解率为65%。胞内粗酶液降解七氯的米氏常数K m为5.42μmol/L,最大反应速率V max为4.55μmol/min。胞内酶处理体系的GC/MS图谱显示,主要降解产物为1-羟基六氯、1-羟基-2,3-环氧六氯和环氧七氯,表明胞内酶对七氯的初始代谢机理同菌株相似,均是通过环氧化和置换反应来完成的。     

漆酶对活性黑KN-B和直接大红染料的脱色性能

利用白腐真菌漆酶对活性黑KN-B和直接大红2种偶氮染料进行脱色实验。考察反应时间、加酶量、pH值、染料浓度、温度对脱色率的影响,研究了ABTS介体以及金属离子存在下的脱色效果,并分析了漆酶脱色的动力学性能以及其对偶氮染料的降解规律。结果表明,活性黑KN-B和直接大红脱色适宜条件为：反应时间为30 min,加酶量8 U/mL,pH=7,染料浓度分别为50 mg/L和80 mg/L,温度40~45℃。ABTS介体对酶促偶氮染料脱色没有明显促进作用。Fe²⁺对漆酶脱色有较强的抑制作用;Cu²⁺对漆酶催化活性黑KN-B促进作用较大,对直接大红影响较小。漆酶对2种染料的脱色反应符合米氏方程,其催化活性黑KN-B和直接大红染料的K_m值分别为114.81 mg/L,317.5 mg/L,v_max值分别为6.57 mg/（L·min）和26.0 mg/（L·min）。     

氯过氧化物酶对苯酚生物降解的促进作用

氯过氧化物酶是一种底物广泛的手性催化剂,可以催化卤素离子、芳香族化合物和醇类化合物等进行过氧化反应.利用氯过氧化物酶催化氧化苯酚,考察其对苯酚生物降解的促进作用.结果表明,500、1 000 mg/L苯酚在氯过氧化物酶为10 U/mL、pH为6.5、H2 O2投加量为10 mg/L时8h苯酚降解率分别达到86.6％和83.8％,比单纯菌株降解显著提高.说明氯过氧化物酶能快速清除苯酚污染的危害,提高苯酚的生物降解速率.