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高效降解多环芳烃白腐真菌菌种的筛选及降解特性

杜丽娜  
【摘要】: 近几十年,随着工业的迅猛发展,化石类燃料的开采和使用量也迅速增加,同时伴随着多环芳烃(PAHs)的污染也日益严重,对人类健康和整个生态环境造成威胁。在众多的治理技术中,微生物治理无二次污染、成本低,被广泛认可。白腐真菌作为一支具有强大降解能力的环境保护军,对PAHs的治理也发挥着重要作用。 本文针对中国东北林区普遍存在的14种白腐真菌,进行PAHs高效降解菌种的筛选。通过14种白腐真菌降解蒽的研究,并进一步结合产酶特性,最终得到一种高效降解菌一青顶拟多孔菌(Polyporellus picipes)。该菌16d蒽降解率为70.00%,测定菌种的主要降解酶系—Lip、MnP和Lac,得出漆酶是菌种的主要降解酶,在降解条件下,青顶拟多孔菌的漆酶活力最大值为19950.59 U/L。通过对菌种产酶的研究发现,蒽的投加会推迟酶活高峰期的出现时间,也会不同程度的刺激菌种分泌酶量,使其酶活峰值增大,研究得到有蒽培养条件下青顶拟多孔菌的漆酶酶活会高出无蒽培养3043.08 U/L。 通过正交试验和单因素实验,优化青顶拟多孔菌产漆酶条件。优化培养基的主要成分为35g/L麸皮,4g/L蛋白胨,pH4.0(培养基其他组分1 g/L K2HPO4·3H2O,0.5 g/L KCL,0.5 g/L MgSO4·7H2O,0.01 g/L FeSO4·7H2O),最高酶活为81492.23 U/L,酶活周期大于30 d,高峰期持续时间较长。最适培养条件为接种量3片/φ10mm菌片,温度28℃,摇床转速160 r/min。另外对诱导物的研究发现,0.25~4μmol/L浓度范围的金属Cu2+对菌种产酶均有促进作用,但是随着浓度的增大促进作用逐渐减小,最适浓度为0.5μmol/L;低浓度吐温80对菌种产酶有促进作用,而高浓度则有抑制作用,最适浓度为0.125g/L。 利用最优条件培养青顶拟多孔菌,降解单质和复合PAHs,测定不同形式PAHs 11d、22 d、33 d的累积降解率。菌种对单质蒽、菲、芘的33 d累积降解率分别为94.76%、96.56%和57.53%,故该菌对菲的降解能力最强,其次是蒽,最后是芘;对蒽+菲、蒽+芘两种复合多环芳烃中,菲和芘的33 d累积降解率分别为99.46%和61.09%。菌种对单质PAHs的降解能力与PAHs的结构和菌种自身产酶有关。在不同种PAHs的降解中,因PAHs结构不同,导致菌种利用的难易程度不同,故降解率不同;对同种PAHs而言,在菌种产酶高峰期时,降解效果最好,降解率最高。在复合PAHs的降解研究中发现,少量蒽的加入,刺激了菌种对菲和芘的降解,增大了PAHs的降解率。所以,在降解高环、难降解PAHs时,可利用低环PAHs对菌种的刺激作用,适当投加低环PAHs,以达到更加高效降解难降解PAHs的目的。


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