木质纤维素高效降解菌株的筛选及其对小麦秸秆的强化降解

为有效加速废弃生物质的转化速度,以林下土壤为菌种来源进行木质纤维素高效降解菌株的筛选和鉴定,利用BBD(Box-Behnken-Design)二阶模型优化其对木质纤维素的降解条件,并探究预处理对细菌菌株降解小麦秸秆的影响.结果显示,初筛共计筛选出5株对木质纤维素具有降解能力的细菌菌株,经复筛后获得1株对木质纤维素具有较强降解能力的细菌菌株(RS22),经16S rRNA基因鉴定为Klebsiella oxytoca.RS22的滤纸酶、羧甲基纤维素酶和半纤维素酶活性分别为1.01、0.82和5.87 U·mL^-1,其对木质纤维素的最佳降解条件为pH:6.8、温度：30.9℃和转速56.8 r·min^-1.小麦秸秆降解实验表明,经化学预处理后的小麦秸秆木质纤维素总量降低最为明显,达到了54.30%,各处理中滤纸酶、羧甲基纤维素酶和半纤维素酶活性均呈现随时间缓慢增加的趋势,而对照组中各种酶活性变化呈“M”型.结晶度分析显示,除粉碎预处理外,其他处理组的小麦秸秆生物降解后木质纤维素的结晶度均有一定的提高,说明RS22可以有效加速非晶态木质纤维素的降解...     

石油降解菌的筛选及其降解能力的初步研究

为了获得高效石油降解菌株,以原油为唯一碳源,从克拉玛依石油污染土壤中分离筛选得到14株细菌,利用紫外分光光度法、氯化三苯基四氮唑法和吐温80法对其石油降解能力进行了研究。结果表明：菌株中M3、M7、M9和M11的石油降解能力较高,降解率分别达到71．6％、56．2％、88．2％和60．3％,且这些菌株均有较高的TTC-脱氢酶活性和脂酶活性,因此可以根据两种酶活性的高低初步判断菌株的石油降解能力。     

马克斯克鲁维酵母表达系统菊粉酶启动子的改造及活性研究

马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)作为一种食品安全级酵母,具有生长快,生物量高等特点,是一种新型的重组蛋白表达的宿主系统.启动子是供RNA聚合酶识别和结合的DNA序列,调控着转录的起始过程,直接影响基因的表达水平.本文通过易错PCR技术对马克斯克鲁维酵母菊粉酶启动子Pinu进行两轮突变,以阿魏酸酯酶(Est1E)作为报告基因,经筛选、鉴定获得了5个可以显著提高外源蛋白表达量的突变型启动子Pm1D81、Pm1F138、Pm2Q89、Pm2M73、Pm2X47,报告蛋白Est1E的酶活性是启动子改造前的2.31,2.65,5.01,5.40,5.43倍.随后测试了启动子Pm2X47对外源蛋白甘露聚糖酶和赤霉烯酮降解酶表达的影响,结果显示这两种酶的表达量均有提高,分别是启动子改造前的3.57倍和4.13倍.上述结果提示,改造后的菊粉酶启动子在提高外源蛋白表达水平方面具有一定的通用性,可作为新型候选表达元件,以提升马克斯克鲁维酵母重组表达外源蛋白的能力.     

一种纤维素降解复合菌剂在羊粪堆肥中的应用效果评价

为进一步提高堆肥物料中纤维素的降解效率,缩短堆肥时间,研究将前期复配的纤维素降解复合菌剂M(M)接种羊粪和秸秆混合物,并开展好氧堆肥发酵试验,分析菌剂M羊粪堆肥发酵的效果.结果表明,添加菌剂M发酵后,与空白对照组(CK)相比,堆体的升温(50℃)时间缩短了1 d,高温阶段延长了2 d,腐熟周期缩短了4 d.堆肥结束(25 d)时,添加菌剂M处理组的碳氮比(12.77)显著低于CK组(16.44)(p0.05),而且种子发芽指数(98.20%)、全氮(23.37 g·kg~(-1))、P2O5(13.13 g·kg~(-1))、K2O(51.12 g·kg~(-1))、纤维素降解率(28.33%)和半纤维素降解率(38.32%)均显著高于CK处理组(p0.05),总养分(8.76%)达到国家有机肥料标准(≥5%).酶活测定表明,堆肥过程中,添加菌剂M处理组的滤纸酶(FPase)、羧甲基纤维素酶(CMCase)和β-葡萄糖苷酶(β-Gase)均显著高于CK处理组的(p0.05).其中,在发酵高温阶段(4～8 d)时的酶活最高,分别为57.80、10.41 U·mL~(-1)和75.77 U·mL~(-1).将菌剂M与市售促腐菌剂R(菌剂R)混合的菌剂MR堆肥,各项指标均优于菌剂M和菌剂R单一处理组的.除纤维素降解率外,菌剂M和菌剂R处理组的其它各项指标之间无显著差异(p0.05).试验利用复合菌剂M进行羊粪堆肥发酵可以明显降低堆体物料的纤维素和半纤维素,提高堆肥营养,缩短堆肥时间,发酵后的有机肥可用于农业生产.     

磁性MOF固定化漆酶及其对刚果红降解效果研究

为克服游离漆酶稳定性差,重复利用性低的问题,本文通过共沉淀法制备以磁性纳米粒子(C@Fe₃O₄)为核的铜基金属有机骨架材料(Cu-MOF),将漆酶(Laccase)包裹在Cu-MOF@C@Fe₃O₄中得到Lac@Cu-MOF@C@Fe₃O₄复合材料,并用于降解刚果红(CR)。通过XRD、FTIR和TGA等手段对材料进行表征,考察了酶固定化条件对固定化酶活性的影响。结果表明,Laccase成功固定在Cu-MOF@C@Fe₃O₄上;最优的固定化条件为：固定化温度30℃、固定化时间30 min、酶添加量3 mL、磁性纳米粒子的添加量30 mg。此外,所得固定化Laccase的pH稳定性、热稳定性均优于游离Laccase;循环使用5次后,固定化Laccase的残余活性仍高于70%,具有较好的可重复利用性。再者,90 min内,固定化漆酶对的刚果红溶液降解率能达到85%以上,研究结果可为新型酶固定材料的开发及其在废水处理中...     

真菌T-2毒素的降解菌鉴定及降解效果研究

Aspergillus Niger是经筛选获得的一株降解菌,实验结果表明它对T-2毒素具有一定的降解效果。通过高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)检测,初始质量浓度不同的T-2毒素经Aspergillus Niger菌株发酵7d后,其降解率均在65%以上;14d发酵后,降解率达到90%以上;且从菌株中提取的降解酶对T-2毒素的降解率达到70%以上。经气相色谱法(gas chromatography,GC)对T-2毒素降解产物进行分析,结果显示T-2毒素被降解酶降解成多种物质,可能是HT-2毒素、T-2三醇和T-2四醇这些毒性较小的物质。     

一种新型有机磷降解酶的二异丙基氟磷酸酯水解特性研究

有机磷降解酶是降解有机磷化合物(包括神经毒剂)的一类重要酶.本实验室克隆了铜绿假单胞菌HS-D38的有机磷降解酶基因opd(organophosphate degradation),并经定点突变与原核表达获得了一种新型重组有机磷降解酶OPD.本文研究了该重组有机磷降解酶OPD的分离纯化,及其降解有机磷神经毒剂模拟剂二异丙基氟磷酸酯(diisopropyl fluorophosphate,DFP)的性质.研究结果表明,重组有机磷水解酶OPD经Ni-NTA亲和色谱纯化后,比活力达到了218U/mg.该酶的最适温度为35℃,最适pH为8.0;金属离子Zn2+、Cr2+、Co2+对酶活性有激活作用.重组有机磷水解酶OPD对DFP的Km为1.05mmol.L-1,Vm为0.218mmol.L-1.min-1.     

金针菇降解木质素的能力及相关酶活研究

通过对10个金针菇菌株研究发现,在液体培养下不同菌株降解木质素的能力有较大差异,其中金针菇J89-6具有一定的降解木质素的能力,降解率达46%.本文还测定了不同菌株的漆酶、木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶三种木质素降解酶的酶活,结果显示漆酶的产量与木质素降解率呈正相关关系.     

木质素的微生物降解

本文综述了木质素的定义、结构特征、木质素降解微生物、降解酶系及酶活性的调节、木质素的降解机制和木质素微生物降解研究中的瓶颈和未来发展方向。     

湖泊湿地石油烃降解菌筛选与原油动-静态降解研究

筛选石油烃高效降解菌有利于石油污染湖泊湿地的原位修复。本文以原油为唯一碳源，从安庆湿地的石油烃污染水体中筛选出了一株原油高效降解菌，经形态学和16S rRNA测序鉴定为芽孢杆菌(命名为Bacillus sp.L1)。并利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了该菌在实验室动态(37°C,180 r/min)和静态(37°C,0 r/min)培养3个月的原油降解效果。原油动-静态降解结果发现该菌株在动态下对nC₁₃～nC₃₅(M/Z=85)的降解率在86%～100%之间；静态下nC₁₃～nC₁₉的降解率在95%～100%，但nC₂₀～nC₃₅的降解率在69%～97%之间，整体呈现随着分子量变大降解效率下降的趋势。与此同时，该菌在动-静态下均可以有效降解原油中烷基环己烷(M/Z=82)、烷基苯(M/Z=92)和烷基甲苯(M/Z=106)等组分，而且，对原油中大部分芳香族化合物也具有一定程度的降解，同时芳香族同系物家族内部各分子降解难易程度也存在差异。Baci...     

猴头菌降解木质纤维素的研究

从四株猴头菌在培养期间对木质素、半纤维素,纤维素的降解和有关酶活变化的规律进行研究。结果表明: 木质素降解量大于半纤维素降解量,半纤维素降解量大于纤维素降解量。不同菌株木质素分解活性不同,木质素分解活性强的菌株,半纤维素和纤维素的降解也较多,羧甲基纤维素酶活性和滤纸酶活性大体一致。胞外多酚氧化酶活性以培养最初期为高,后期活性很低,但子实体中的多酚氧化酶活性很高,以原基期为最高。这表明子实体中的多酚氧酶是在子实体中产生的,而不是在菌丝体中产生而后输送到子实体中去的。     

聚碳酸酯在超临界乙醇中的降解

利用高压间歇反应器研究了聚碳酸酯(PC)在215~286°C、3.1~8.2 M Pa条件下乙醇溶液中的降解行为。通过气相色谱/质谱(GC/M S)和气相色谱(GC)对液相产物进行了定性和定量分析,同时分别通过红外(IR)和气相色谱对固相产物和气相产物进行了定性分析,在此基础上,提出了PC在超临界乙醇中的降解机理和降解反应模型,并进行了动力学研究。结果表明:PC在乙醇溶液中的降解可分为3个区域:超临界区、非超临界区和中间过渡区。在超临界区中,PC可实现完全降解,其主要单体双酚A(BPA)和碳酸二乙酯(DEC)的收率分别为92.26%和88.92%。在超临界区PC的降解活化能为89.73 kJ/m o l;在非超临界区,PC的降解活化能为21.02 kJ/m o l。     

稀土元素负载改性TiO_2紫外光催化降解林丹

采用浸渍法制备不同稀土元素负载的光催化剂M/Ti O2(M=Ce,Gd,Er,Y),并研究其在紫外光(365 nm)下光催化降解林丹的活性以及实验条件对催化活性的影响。研究结果表明:4种稀土元素改性的光催化剂中,经Ce,Gd或Er负载改性的Ti O2光催化剂在适量载量(质量分数≤1.0%)时都提高催化活性,而Y的负载则抑制了Ti O2光催化活性;在Ce载量(质量分数)为0.03%、煅烧温度为500℃、煅烧氛围为空气氛围、反应溶液p H为5、催化剂质量浓度为100 mg/L、林丹质量浓度为2 mg/L时,催化效果最好,80 min林丹降解率达到95%,比P25 Ti O2提高46%。在林丹质量浓度较低(≤1 000μg/L)时,光催化反应表现为一级反应动力学,在较高质量浓度(≥2 000μg/L)时则表现为零级反应动力学。     

木质素降解真菌的分离与相关酶活性测定及产酶条件优化

从缙云山森林土壤中分离获得几株真菌(J201,J302,J403,J504),以黑木耳为对照,经愈创木酚显色反应表 明:菌株J201的显色圈直径为4.67cm,显著大于黑木耳(p=0.05),表明其具有良好的木质素降解能力.木质素 降解酶系活力测定表明:菌株J201酶活性均大于黑木耳,过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶活性分别是黑木耳的 1.29,1.41和3.51倍,差异显著(p=0.05).对菌株J201产酶条件进一步优化表明,在30℃、pH7、碳氮比比值为 20时,菌株J201产酶最佳.     

土壤中低相对分子质量聚乙烯(L-PE)的提取及其降解特性研究

环境可降解地膜降解后形成大量低相对分子质量残体,这些低相对分子质量残留物累积在土壤耕作层,对土壤微环境及作物生长发育构成潜在危害.这些残留物可在土壤中进一步降解,但其降解进程尚不清楚.研究这类低相对分子质量残留物碎化降解和无机矿化进程,对进一步优化可降解地膜配方、生产工艺及提高可降解地膜的环境安全性具有重要的实践意义.选用相对分子质量分别为2 000(M1)、5 000(M2)和100 000以上(M3)的聚乙烯(L-PE),以不同累积量(1、10、50和100 a量)添加到不同质地(壤土、砂土、黏土)的土壤中,经盆栽种植一季小麦后,采用十氢萘高温融化法从土壤中提取L-PE,用凝胶渗透色谱法(GPC)检测L-PE相对分子质量及其分布的变化.结果显示,十氢萘高温融化法未改变L-PE的结构特征;L-PE相对分子质量大于5 000时,其提取率达74.47%~97.48%,提取率随相对分子质量增加而提高;经盆栽种植一季小麦后,添加到土壤中的3种相对分子质量的L-PE(M1、M2、M3)均发生了不同程度的降解,降解效果为M3M1M2.     

酯酶基因Est2的异源表达及酶学性质研究

对来自α/β水解酶超家族的酯酶基因Est2进行了克隆、异源表达及纯化,然后对其酶学性质进行了研究.研究结果显示:酯酶Est2的最适底物为对硝基苯乙酸酯(p-NPC2),最适反应温度为50℃,最适pH为8.0;Est2具有较好的pH稳定性,在pH 5.0～10.0范围内,其相对酶活性保持在50％以上;在40℃条件下具有最...     

Cd(Ⅱ)对多环芳烃降解菌Bacillus sp.P1产酶及酶促降解过程影响研究

为研究重金属对多环芳烃降解过程中降解菌产酶及酶促降解过程的影响,本实验以菲和Cd(II)为代表物质,探究了多环芳烃降解菌Bacillus sp.P1降解菲的过程中,不同浓度Cd(II)对Bacillus sp.P1产生的蛋白浓度、组成及降解菲程中的关键开环酶邻苯二酚2,3-双加氧酶酶活以及其对菲酶促降解率的影响.结果表明,Cd(II)对Bacillus sp.P1的产酶过程和酶促降解过程均有抑制作用:当Cd(II)浓度由0mg/L增加到150mg/L时,蛋白分子条带的表达量明显减少,胞外蛋白及胞内蛋白条带总浓度分别由8.37×106,1.54×107降至5.49×106,6.01×106(Gelpro软件分析值);且当体系中Cd(II)浓度由0mg/L增加到300mg/L时,胞外和胞内酶中的邻苯二酚2,3-双加氧酶酶活分别由266.96,886.30U/mg下降至38.93,290.26U/mg;且胞外酶和胞内酶对菲的酶促降解率分别由79.86%,87.96%下降至64.59%,74.83%.以上实验结果共同表明Cd(II)对降解菌Bacillus sp.P1的产酶过程及酶促降解过程的影响是其影响多环芳烃降解菌降解能力的重要机制.     

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)降解菌的筛选及降解特性研究

通过土壤筛选和诱变,获得了一株对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有降解作用的真菌Aspergillus versicolor DS0503-a,探讨了该菌株及其产生的PBS降解酶的作用机制,同时进行了菌株混合培养降解PBS的实验,从菌株互生和酶协同作用的角度探索了混菌降解PBS的特性和规律.结果表明:该菌株对PBS粉末和薄...     

耐低温降解生物质废弃物复合菌剂的混料设计优化

 为了筛选制备耐低温高效降解农业生物质废弃物的复合菌剂,在已获得的耐低温木质纤维素降解菌群A25-3 的基础上,采用混料设计(mixture design)对复合菌比例进行优化,通过测定菌群A25-3、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和绿色木霉(Trichoderma viride)不同比例搭配对纤维素酶(CMCase、滤纸酶和外切葡聚糖酶)、蛋白酶和α-淀粉酶活性的影响,建立了各菌株(群)搭配比例与试验指标之间的回归方程。使用Design Expert 8.0 软件的优化功能对满足所有期望的响应值进行优化,得到复合菌的最优配比(质量分数)为绿色木霉37.24%,菌群A25-3 67.76%。对该最优比例进行验证试验,得到的结果与预测值基本一致。秸秆降解试验表明,固体复合菌剂可高效降解秸秆,有效提高堆肥体系的温度,在低温环境下的堆肥和秸秆腐熟具有很好的应用前景。     

两株有机磷农药降解菌的分离鉴定及降解特性

从长期受有机磷农药污染的种植地土壤中分离到两株降解有机磷农药的细菌M1、M2.对所分离的菌株进行形态特征、生理生化特性和16S rDNA序列分析,初步鉴定M1菌株是恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida),M2是Ludwigii肠杆菌(Enterobacter ludwigii).菌株M1、M2对甲基对硫磷、毒死蜱的耐受浓度在含有1%蔗糖的无机盐培养基中达到500 mg/L,对乐果的耐受浓度高达1 000 mg/L.在土壤模拟体系试验中,培养第32天,菌株M1、M2对土壤中甲基对硫磷的降解率分别为85%、93%;培养第48天,对土壤中毒死蜱的降解率分别为71%、81%.