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1、中国科学B辑:化学2007年第37卷第4期:402~407《中国科学》杂志社http://www.scichina.comSCIENCEINCHINAPRESS自然(非灭菌)环境白腐真菌降解活性艳红染料①②*①①高大文文湘华钱易(①清华大学环境科学与工程系,环境模拟与污染控制国家重点实验室,北京100084;②东北林业大学森林资源与环境学院,哈尔滨150040)摘要采用碳氮摩尔比分别为56/2.2和28/44的液体培养基,进行了白腐真菌在非灭菌环境条件下对活性艳红染料的脱色实验.结果显示,在非灭菌环境下,限氮液体培养基
2、(C/N摩尔比为56/2.2)中的白腐真菌对活性艳红具有很高的脱色率,脱色率最高达到92%;而限碳液体培养基(C/N摩尔比为28/44)很容易感染葡萄球菌等细菌,从而使脱色反应停止.而且,感染细菌的体系pH变化很大,脱色第4天时,pH已升高到9.31,造成这一结果的主要原因是限碳反应体系发生了染菌现象.因此,初步确定在非灭菌环境中,限氮液体培养基可在一定程度上抑制细菌生长,而限碳液体培养基很容易感染细菌.关键词白腐真菌黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)非灭菌条件脱色染料20世纪80年
3、代《Science》首次报道了白腐真菌需H2O2的过氧化物酶主要有木质素过氧化物酶Phanerochaetechrysosporium能向胞外分泌降解木(Ligninperoxidase,LiP)和锰过氧化物酶(Manganese[1]质素的酶,使降解木质素研究取得了重大进展.这peroxidase,MnP),这些酶均在细胞内合成,分泌到细一发现同时也引起环境界的广泛关注,随后科研人胞外,以H2O2为最初氧化底物.上述酶共同组成白腐员对白腐真菌生物学特性、降解规律、生化原理、酶真菌降解系统主体.学、分子生物学、工业化生
4、产以及环境工程实际应用另外,白腐真菌有别于其他细菌系统,它在降解[2]等方面进行了大量研究.污染物时有其独特的优势:(1)白腐真菌降解酶的白腐真菌的降解活动只发生在次级代谢阶段,诱导与降解底物的有无及多少无关;(2)白腐真菌在细当白腐真菌被引入废水中后,由于生物具有的应激胞外对底物进行降解;(3)白腐真菌对底物降解的广谱性将对营养限制(一些主要营养物质如氮、碳等缺乏性;(4)白腐真菌通过自由基过程实现对底物的降解;[2]时)作出应答反应,从而形成一套酶系统.这套酶系(5)白腐真菌可在固、液两种体系对底物进行降解.统主要
5、包括产生H2O2的氧化酶、需H2O2的过氧化酶近年来,许多研究表明在废水处理中白腐真菌以及漆酶(Laccase)、还原酶、甲基化酶和蛋白酶等.产(Whiterotfungi)是很有发展前景的微生物,其中研究生H2O2的氧化酶主要有细胞内葡萄糖氧化酶和细胞和讨论得最多的是黄孢原毛平革菌(Phanerochaete外乙二醛氧化酶,它们在分子氧参与下氧化底物而chrysosporium).白腐真菌的胞外酶(包括木质素过氧形成H2O2,从而激活过氧化物酶,启动酶的催化循环.化物酶LiPs、锰过氧化物酶MnPs和漆酶Lac)被认
6、为是收稿日期:2005-12-05;接受日期:2006-06-10国家自然科学基金(批准号:50478010)和中国博士后科学研究基金(批准号:20040350022)资助项目*联系人,E-mail:gaodw@nefu.edu.cn第4期高大文等:自然(非灭菌)环境白腐真菌降解活性艳红染料403降解木质素和其他难降解物质的特殊酶系.这些酶氮限制培养基获得了较好的抑菌效果.另外,采用谷具有非特异性、无需底物诱导等独特性能,对许多有物作为白腐真菌生长的唯一底物同时又作为载体的机污染物和不同类型的人工合成染料(如偶氮、三苯
7、实验也获得了较好的抑菌效果,并且对染料的脱色[3~7]甲烷、酞菁染料)具有广谱的降解能力.采用率依赖于接种带有白腐真菌的载体的量.Phanerochaetechrysosporium对一些偶氮染料进行脱本文根据白腐真菌在次生代谢阶段产生降解活[8]色,已经发现了非常有意义的矿化(20%~48%)现象.性染料的胞外木质素降解酶这一特点,参考国外文献,尽管大多数研究的目标是评价白腐真菌氧化废选择了限碳和限氮两种液体培养基进行非灭菌环境水中污染物的能力,但是,目前对白腐真菌的研究绝白腐真菌降解染料实验,目的在于考察不同碳氮比
8、液大多数是在无菌操作下完成的,即无论是反应器、培体培养基在抵御杂菌侵入上的差别,初步建立有效抑养基还是载体,甚至含有染料的废水都是先经过灭制杂菌生长的液体培养基,为最终提出非灭菌环境下菌后再投到反应器中的,而且整个降解过程也是严白腐真菌降解染料废水的控制策略奠定基础.格控制在无菌条件下运行.而在非灭菌运行方式下1实验方案设计(实际
