腐植酸生物轉(zhuǎn)化的工藝優(yōu)化及過程分析.pdf

1、腐植酸廣泛存在于自然界中，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分子量大，長期以來未能得到高效利用；黃腐酸作為腐植質(zhì)中易溶于水的一類物質(zhì)，較腐植酸結(jié)構(gòu)簡單，含有較多活性基團(tuán)，具有更高的生理活性，更容易被利用，因此將腐植酸轉(zhuǎn)化為黃腐酸可以拓寬其應(yīng)用范圍，提高資源利用率。相比物理、化學(xué)方法獲取黃腐酸，微生物轉(zhuǎn)化法得到的黃腐酸更加安全可靠，生產(chǎn)過程更環(huán)保。
　　本文以褐煤基腐植酸為研究對象，利用白腐真菌AH對腐植酸進(jìn)行作用。
　　首先對白腐真菌AH的生長

2、特性和產(chǎn)酶特性展開研究。利用SMB液體培養(yǎng)基，考察了AH菌的生長周期，AH菌接種3天進(jìn)入對數(shù)期，第6天之后進(jìn)入穩(wěn)定期。在鞣酸培養(yǎng)基、愈創(chuàng)木酚培養(yǎng)基以及苯胺藍(lán)培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，AH菌能夠產(chǎn)生木質(zhì)素降解酶，其中降解酶系中的MnP的活性最高，LiP次之，漆酶的活性較小。通過對比試驗，表明腐植酸能夠促進(jìn)過氧化物酶和多酚氧化酶的產(chǎn)生，而不會抑制對腐植酸的降解。
　　其次利用PDA、SDA和SMA三種固體培養(yǎng)基對腐植酸進(jìn)行平板液化，發(fā)現(xiàn)腐植酸

3、只能在 SMA培養(yǎng)基上被液化。對純化的腐植酸進(jìn)行液化，發(fā)現(xiàn)其更易于液化。對純化腐植酸添加量與添加時間展開研究，結(jié)果表明在接種第3天、腐植酸添加量為1g/平板液化效果最好。對比研究了AH菌在 SMB液體培養(yǎng)基中對處理前后腐植酸的生物轉(zhuǎn)化。純化后的腐植酸生物轉(zhuǎn)化黃腐酸的量明顯提高，約為處理前試驗組的兩倍；且隨著腐植酸的降解率提高，黃腐酸產(chǎn)量也相應(yīng)提高。
　　對白腐真菌AH轉(zhuǎn)化腐植酸的過程進(jìn)行了初步研究。分別對純腐植酸、液化產(chǎn)物以及液化

4、后剩余殘渣進(jìn)行元素分析、紅外分析，檢測其酸性基團(tuán)與E4/E6值，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中碳元素含量降低，氧元素含量增加，同時1HNMR分析中產(chǎn)物的含氧官能團(tuán)信號強(qiáng)，表明腐植酸在微生物作用過程中發(fā)生了氧化反應(yīng)。產(chǎn)物的氫元素含量也增加，表明微生物對腐植酸作用過程中也發(fā)生了加氫反應(yīng)，從而使產(chǎn)物的不飽和度降低。通過紅外分析與酸性基團(tuán)檢測均發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中羧基減少，說明微生物對羧基的作用較大。由紅外圖譜、1HNMR譜圖及E4/E6值可知產(chǎn)物中脂肪鏈增多，芳環(huán)結(jié)構(gòu)較少

5、，表明腐植酸中部分芳環(huán)結(jié)構(gòu)被白腐真菌AH作用而開環(huán)，進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化和利用。殘渣的E4/E6值較腐植酸小，表明殘渣的芳環(huán)縮合程度增大，分子量增加，這說明微生物對腐植酸不僅有解聚作用，也有聚合作用。
　　最后對白腐真菌AH轉(zhuǎn)化腐植酸產(chǎn)生黃腐酸的工藝進(jìn)行優(yōu)化。在SMB培養(yǎng)基基礎(chǔ)上，通過PB試驗從氮源添加量、銅離子濃度、錳離子濃度、愈創(chuàng)木酚濃度、培養(yǎng)溫度、初始pH、轉(zhuǎn)速、接種量和HA添加量等9個因素中篩選出氮源添加量、銅離子濃度和HA添加量