杏鲍菇固态发酵产漆酶及其对废水染料降解研究

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本论文研究了杏鲍菇真菌(Pleurotus eryngii)固态发酵产漆酶的工艺条件,比较几种纤维废料的发酵效果,发现适宜用秸秆作为基质,同时对工艺进行优化,获得高效产酶条件:即一定量的微量元素液,0.5mmol/L的铜离子溶液,菌液最适接种量为10%,最适温度25℃和最适pH6.0。在此模式下发酵10d,即能达到最大产酶高峰9875U/g。用该方法产漆酶,缩短了产酶周期,获得了较高的产酶量。在固态发酵所得的酶曲中,除了漆酶,还检测到了CMC酶和木聚糖酶,说明杏鲍菇除了可以降解木质素外,还可以降解纤维素和半纤维素。采用固态发酵杏鲍菇产漆酶,能耗低,产酶活力高,同时利用农业废弃物为发酵原料,其经济效益和社会效益十分明显。  同时对杏鲍菇漆酶的酶学性质进行了研究,结果表明在30℃温度下,漆酶活力最高,且能保持较长时间,8h后仍维持80%左右;漆酶最佳pH为7,在pH7左右,漆酶稳定性较好;不同的缓冲液对酶活也有影响,利用醋酸缓冲液作为漆酶酶活的缓冲液,测得的酶活最高,磷酸缓冲液次之,碳酸缓冲液效果最差。在30℃、pH7.0的条件下配置不同浓度的HBT,作漆酶/HBT动力学曲线,从而得到杏鲍菇漆酶对HBT的Km值为0.110mmol/L;在冰箱(4℃)中保存酶液,可以较好的保持酶的活性,储藏20d后活性仍可保持80%以上。  杏鲍菇是一种白腐真菌,降解染料过程中起主要作用的是其胞外的木素氧化酶系,其中,木素过氧化物酶和锰过氧化物酶的催化反应需要双氧水存在时才能发挥作用,而漆酶则没有这些条件限制。本实验结果表明漆酶可以直接对偶氮染料脱色,且对不同结构的偶氮染料如单偶氮染料和双偶氮染料,脱色效果差异明显。从脱色结果来看,漆酶对单偶氮染料的脱色效果要优于双偶氮染料,可能是由于双偶氮染料结构含有两个偶氮键,而偶氮键是稳定结构,不易被降解,所以双偶氮染料比单偶氮染料更难降解。还需要进一步研究漆酶对其他偶氮染料的脱色效果,或者做产物分析来确定具体的原因。  漆酶/HBT系统的脱色效果普遍优于漆酶直接脱色染料的效果,可能是因为HBT作为电子传递的载体存在,HBT先被氧化为氧化态HBT,再作为氧化剂氧化底物,同时HBT加入量对脱色反应影响较大。漆酶在介体HBT的帮助下能够加快催化反应速率,增强反应效果。本实验考察漆酶和漆酶-介体系统对单偶氮染料活性深蓝M2-GE和双偶氮染料活性黑BES的脱色效果,发现杏鲍菇所产漆酶可以直接对这两种偶氮染料脱色,加入介体HBT能够加快催化反应速率,增强反应效果。
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