錳過(guò)氧化物酶的固態(tài)發(fā)酵及其對(duì)染料脫色作用的研究.pdf

1、白腐真菌對(duì)多種污染物具有廣譜的降解作用,包括多環(huán)芳烴、氯酚、染料和殺蟲(chóng)劑等。固態(tài)發(fā)酵相比傳統(tǒng)的液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)量更高、操作更簡(jiǎn)單、成本更低。本實(shí)驗(yàn)選擇稻殼作為基質(zhì)進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵,利用本實(shí)驗(yàn)室保存的白腐真菌——裂褶菌F17(Schizophyllum sp. F17)產(chǎn)錳過(guò)氧化物酶(MnP),研究MnP酶促脫色染料的條件,并利用固態(tài)發(fā)酵反應(yīng)器建立連續(xù)的脫色體系,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　1、采用稻殼作為基質(zhì),利用裂褶菌F17固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)錳過(guò)氧化物酶

2、(MnP)。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化,并對(duì)5種不同結(jié)構(gòu)類型的染料進(jìn)行脫色。結(jié)果顯示,含水率、溫度、Mn2+、Cu2+對(duì)裂褶菌F17產(chǎn)MnP有顯著的影響;MnP發(fā)酵的最優(yōu)化條件為稻殼27g,黃豆粉3g,MnSO40.4mg/g,含水率150％,接種量50％,培養(yǎng)溫度22℃,pH自然,優(yōu)化后酶活達(dá)到16.39U/g,比優(yōu)化前的酶活9.20U/g提高了78.2％。優(yōu)化后的發(fā)酵體系對(duì)染料剛果紅、茜素紅、Poly R-478、中性紅和結(jié)晶紫

3、的24h脫色率分別達(dá)到92.6％、90.3％、93.1％、87.3％和95.6％。
　　2、MnP的酶促脫色過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的體系,體系中的H2O2、Mn2+、染料和酶的濃度極大地影響脫色效率。通過(guò)響應(yīng)面分析法(RSM)研究這四個(gè)因素影響MnP對(duì)剛果紅脫色的組合效應(yīng)和交互作用;同時(shí),利用傳統(tǒng)的單因子分析法研究這四個(gè)因素的單因子影響。通過(guò)單因子分析法,H2O2、Mn2+、剛果紅和MnP粗酶液的最優(yōu)化值分別為0.2mM、0.5mM、50

4、mg/l和0.8ml,而在這個(gè)條件下獲得的最佳脫色率為24.2％。響應(yīng)面分析通過(guò)Box-Behnken設(shè)計(jì)進(jìn)行,建立了一個(gè)二次多項(xiàng)方程(R2=0.8565)用于定量描述四個(gè)因素的組合效應(yīng)和交互作用。方差分析(ANOVA)表明H2O2和MnP、染料和MnP之間的交互作用是顯著的;通過(guò)響應(yīng)面分析獲得的最優(yōu)化條件為0.35mM H2O2、0.5mM Mn2+、75mg/l剛果紅和1.4ml MnP粗酶液,最大脫色率為30.8％。
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5、、在固態(tài)發(fā)酵條件下,利用填充床式反應(yīng)器建立了一個(gè)高效的、相對(duì)簡(jiǎn)單的連續(xù)脫色染料剛果紅的體系稻殼-裂褶菌F17。在這個(gè)體系中,存在兩個(gè)脫色機(jī)制,一個(gè)是裂褶菌F17對(duì)染料的脫色作用,另一個(gè)是稻殼對(duì)染料的吸附作用。染料濃度和水力停留時(shí)間(HRT)對(duì)連續(xù)脫色影響很大,利用響應(yīng)面分析法對(duì)這兩個(gè)因素進(jìn)行定量分析和最優(yōu)化。利用22的全因子中心復(fù)合設(shè)計(jì)(CCD),實(shí)驗(yàn)建立三個(gè)二次回歸方程,分別對(duì)應(yīng)于總脫色率(R2=0.902)、裂褶菌F17對(duì)染料的脫色