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白腐真菌Pseudotrametes gibbosa共代谢降解芘的研究

温继伟  
【摘要】:科学技术日渐进步,人们生活水平也随之大大提高,与此同时,却产生了大量的有毒有害物质,多环芳烃(PAHs)就是其中一种受关注的持久性有机污染物。由于微生物修复具有低成本、高效益、无二次污染的特点,因此该方法成为PAHs从环境中去除的主要方法。由于四环或四环以上的高分子量多环芳烃(HMW PAHs)化学结构比较复杂以及在水环境中具有低的溶解度,降解比较困难,微生物一般采用共代谢的方式进行降解。白腐真菌具有较强的降解功能,凭着非特异性的胞外降解性能,已成功的应用于许多HMW PAHs的共代谢降解。 本文选取中国东北林区土著白腐真菌-偏肿拟栓菌Pseudotrametes gibbosa为研究菌种,研究其对芘的降解情况,该菌可以以芘为唯一碳源和能源进行降解,通过对选取的六种共代谢基质(葡萄糖、玉米粉、麸皮、锯末、邻苯二甲酸和水杨酸)进行筛选,得出偏肿拟栓菌共代谢降解芘的最佳基质是麸皮,其对芘的降解率达到50.6%,比空白实验(28.3%)增加了22.3%,葡萄糖、玉米粉、锯末对芘的降解均有促进作用,而邻苯二甲酸和水杨酸则抑制芘的降解。通过对菌种降解机制的研究发现酶活与芘降解率之间有一定的相关性,即酶活越大,菌体对芘的降解效果越好。 通过正交试验对偏肿拟栓菌共代谢降解芘条件进行优化,得出最优培养条件为:麸皮浓度为20g/L,接种量为3个菌片,装液量为50mL,不加ABTS;通过极差分析可得到各因素对指标影响大小的顺序:RBRCRARD,即说明接种量对菌体产漆酶影响最大,接着是装液量、麸皮浓度,最后是ABTS浓度。在最优培养条件下菌体的酶活可达53.41U/mL,是基础培养基的18.8倍,在应用上具有很大的优势。另外,在正交试验各方案下,该菌对芘的降解率大多数在50%以上,最高可达88.8%。 对优化后培养基中芘的代谢中间产物进行鉴定,主要代谢产物有Phenanthrenei(菲)、Fluorene(芴)、4—Amino—9—fluorenore(4—氨基—9—芴)、9,10-Anthracenedionei(9,10—葸醌)、1,4-Naphthalenedione(1,4—萘)、phthalic acid(邻苯二甲酸)。随着降解时间的延长,各代谢中间产物的种类呈现先增加后减少的趋势。其中在培养的12d时,降解产物种类最多。根据以上共代谢降解芘中间产物的鉴定分析,推断偏肿拟栓菌对芘的生物降解途径可能为经过开环和脱羧后,最终进入菲代谢途径。


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