白腐菌丝球的制备及其对磺胺类抗生素的处理效能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:poonsun
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磺胺类抗生素(SAs)是世界上应用时间最早、范围最广的抗生素之一,检出频率高,污染范围广,能在环境中持久存在,对人类、动植物和生态系统都有极大危害。生物法是处理SAs经济实用无二次污染的有效方法,但SAs对微生物的抑制、微生物对SAs降解效率低、功能菌流失等问题限制了生物法的推广应用。为解决以上问题,获得制备周期短、表面性质好、易于固液分离、对SAs有良好耐受性和降解效能的菌丝球降解体系是本课题的重点研究方向。本课题选用两种白腐真菌作为目标菌种,一株是模式菌种黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium,简称PC),另一株由枯枝落叶中筛选得到,经ITS鉴定为白囊耙齿菌(Irpex lacteus,简称IL)。I.lacteus拥有非常发达的菌丝结构,菌丝有横隔和锁状联合,可形成白色棉絮状菌落,在培养基上不产孢子;P.chrysosporium菌丝多核,没有横隔和锁状联合,能形成蜘蛛网状白色菌落,产生大量白色粉状分生孢子。P.chrysosporium比I.lacteus生长速度更快,更具生长优势。但I.lacteus对SM2的耐受性更好,耐受浓度范围更大。为了获得成球更快、机械性能更好的菌丝球,本课题对成球条件进行优化。PC和IL菌丝球分别采用孢子接种培养法和菌丝片段接种培养法,最佳制备条件分别为pH 6,35℃,160 rpm,接种孢子浓度10~4个/mL,培养4 d和pH 6,30℃,140 rpm,菌丝无需破碎,培养1 d。菌丝球性质表征表明PC菌丝球大小均匀、形状为规则球体、结构更紧实,机械性能更强;而IL菌丝球成球时间大大缩短,孔隙率更高,菌丝之间孔径更大,比表面积更大,吸附能力更强。探究两种白腐菌丝球对SAs降解效能,以检出频率较高、检出范围较广的磺胺二甲基嘧啶(SM2)为目标污染物,吸附-降解实验结果表明,菌丝球对SM2的去除主要依靠生物降解作用。SM2降解条件优化发现,PC和IL菌丝球降解SM2最佳条件分别为30℃,160 rpm,pH 6,5 g/L葡萄糖和30℃,160 rpm,pH 5,0 g/L葡萄糖。PC菌丝球对SM2的降解属于共代谢过程,只有额外添加碳源才能启动对SM2的降解,而IL菌丝球可以直接利用SM2作为唯一碳源进行降解。两种菌丝球对SM2去除率存在显著差异,IL菌丝球对SM2的耐受浓度更高,降解能力远强于PC菌丝球。SM2初始浓度较低时,降解过程更符合一级反应动力学,降解速率随SM2初始浓度的升高而提高;SM2浓度较高时,更符合零级反应动力学,此时随SM2浓度增大,降解速率没有明显变化。
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