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木质素是仅次于纤维素的第二大植物生物质,也是生物圈中最丰富的芳香化合物。木质素生物降解的研究对于了解全球碳循环、发展环境友好生产技术(如造纸过程中选择性去除木质素)有重要意义。同时有效转化木质素,充分利用它作为新材料或能源也是很重要的。有关木质素转化和降解的研究主要集中于木腐菌,尤其是白腐菌。然而,由于白腐菌生长慢、抵抗其它微生物污染能力差、酶类易失活及培养成本等问题,在非灭菌状态下,单独白腐菌的应用面临很多困难。鉴于此,本文基于微生物微生态学原理,在筛选具有降解、转化木质素的功能微生物基础上,建立了高效降解和/或转化木质素微生物群落体系,构建了可在非灭菌状态下持续运行的生物反应器。在侧耳属6株真菌中筛选出一株白腐菌--糙皮侧耳(P. ostreatus) G5,该菌生长快,在限氮液体培养基中降解木质素活性较高、稳定,可耐受较高浓度的木质素。与两个模式白腐菌株--黄孢原毛平革菌(P.chrysosprium)5.776、杂色栓菌(T. versicolor)5.161进行了比较,结果表明,本实验室的糙皮侧耳(P. ostreatus) G5是一株很好的木质素降解真菌。从木质素降解反应器中分离出一株有降解木质素活性的细菌,经过形态观察和16SrRNA基因序列同源性分析,初步鉴定为微杆菌属菌株Microbacterium sp.GE1017.16S rRNA基因序列已提交GenBank,登录号FJ405359。Microbacterium sp.GE1017具有漆酶活性、很高的锰过氧化物酶活性(MnP2493.3U·L-1)和较强木质素降解能力(4d,去除率50%以上),单株菌纯培养可使木质素去除率达近60%。从大连森林土中新分离到两株放线菌。根据形态特征、培养特征和16S rDNA序列分析,将它们鉴定为链霉菌Streptomyces spp. strains F-6and F-7。rRNA基因序列已提交GenBank,登录号F-6FJ405358, F-7FJ405357。两株菌都具有高的木质素降解酶活性。漆酶活性(U·g-1细胞干重)：F-6935.4；F-7191.7。MnP活性：F-6198.8；F-7324.3。两株菌纯培养物具有强的碱木素降解能力(12d碱木素去除率：F-752%；F-649%)。两株菌可以与白腐真菌—糙皮侧耳G5共存,并在真菌-链霉菌共培养条件下有效降解碱木素(12d碱木素去除率：F-7+G557%;F-6+G552%)。通过GC-MS分析由链霉菌F-6菌株降解碱木素后的产物,我们了解了主要的小分子产物。分析结果表明,F-6菌株可以有效地降解碱木素并将其转化为苯或开环化合物(C2--C5)。从大连森林土中新分离出一株霉菌。经过形态观察和rRNA基因ITS区序列分析,该菌属曲霉属,即Aspergillus sp. strain F-3。rRNA基因ITS区序列已提交GenBank,登录号GQ149340。该菌株具有独特的菌丝膨大或厚壁节点结构。曲霉菌株F-3具有木质素降解酶的活性,能够单独降解碱木素,碱木素去除率64.8%、色度去除率100%(8d)。降解最适pH7.0,添加酒石酸胺和葡萄糖会延迟或抑制降解活性表达。在降解过程中,可检测到MnP(28.2U·L-1)、Lac(3.5U·L-1)活性。通过GC-GS分析被菌株F-3降解的小分子产物,表明碱木素可以被降解为小分子或者转换成可利用的产物。在曲霉F-3--糙皮侧耳G5共同培养的条件下能有效地降解碱木素,12d碱木素去除率56.6%。以球形陶瓷珠及不规则陶瓷块为填料,由曲霉F-3、链霉菌F-6,F-7和糙皮侧耳G5四株菌共固定生物膜反应器,一个月可完成挂膜,基本进入稳定运行。在非灭菌状态下,连续运行18个月,在降解液含碱木素2000mg L-1,葡萄糖10g L-1,HRT12h,室温(16-26℃)条件下,碱木素去除率平均>70%,色度去除率>90%,COD去除率>90%。碱木素降解的小分子产物GC-MS分析显示,它们为芳香醇类、芳香酸酯类、酚类、及小分子的醇、羧酸类化合物,大部分都是芳香族化合物。结果说明,共固定生物膜反应器具有稳定、持续降解/转化碱木素活性和很强的抗污染能力。