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本文从寻求高效、安全、经济的农产品农药残留生物降解技术出发,在本课题组的研究基础上,对毒死蜱高效降解真菌HP-Z-01(Cladosporium sp.)进行了活化复壮提高其降解效能,研究其降解性质,制成降解酶制剂并将其应用到实际生产中处理蔬菜上的毒死蜱残留,对酶制剂在降解农产品上毒死蜱残留的效果进行了研究。
将本课题组保存的毒死蜱高效降解菌HP-Z-01接入含不同浓度毒死蜱的培养基中,发现其能够在含1000mg/L毒死蜱的培养基中生长,证明菌株HP-Z-01对毒死蜱具有良好的降解能力。
采用摇瓶法对HP-Z-01进行培养,测得菌液蛋白浓度为63.2mg/L,经浓缩后达到529.6mg/L,菌体细胞破碎后的提取物蛋白浓度为245.4mg/L。
测定了摇瓶培养得到的菌液(胞外酶)和菌体细胞破碎提取物(胞内酶)对毒死蜱的粗酶酶活,分别为194.13mg/mmol和659.88mg/mmol,证明降解酶同时存在于胞内和胞外,但胞外酶对毒死蜱的分解能力高于胞内酶。
研究了含不同浓度蛋白质的菌液对50mg/L毒死蜱的降解效果,发现蛋白质浓度对毒死蜱降解率影响显著。菌液中蛋白质浓度在60~100mg/L范围内,毒死蜱降解率随蛋白质浓度的增加而升高,由82.18%升高到98.50%。蛋白质浓度在100~250mg/L范围内,毒死蜱降解率基本保持平稳状态,增加蛋白含量对毒死蜱的降解效率没有显著贡献。不同蛋白质浓度对相同浓度毒死蜱降解率的影响符合如下模型:y=99.1301/(1+exp(2.1308-0.061609x))。
研究了含相同浓度蛋白质的菌液对不同浓度毒死蜱的降解效果,发现反应初始浓度为10、20、50mg/L时,降解率随毒死蜱浓度增加而提高,分别为72.13%、77.84%和83.86%,当毒死蜱浓度为100mg/L时,降解率为80.34%,毒死蜱浓度为200mg/L时,降解率为76.53%,因此,对于蛋白浓度为63.2mg/L的菌液来说,毒死蜱的最佳反应初始浓度为50mg/L。相同浓度蛋白质对不同浓度毒死蜱降解效率的影响符合如下模型:y=86.6433*exp(-0.000639x)-27.5658*exp(-0.066819x)。
对菌株HP-Z-01进行中试发酵,经测定发酵液的蛋白质含量为151.27mg/L。研制了降解菌HP-Z-01的制剂,配方为:在降解菌发酵液中加入质量分数为0.7%的氯化钠,质量分数为0.35%的甘氨酸,质量分数为0.03%的苯甲酸钠,体积分数为0.17%的凯松,体积分数为8.38%的甘油。研究发现酶制剂的贮藏温度应低于50℃,在不同光照条件下反应不同时间,酶制剂的降解活性差异不大,说明酶制剂对环境中的紫外线稳定。
酶制剂的降解能力随贮藏时间增加变化趋势稳定,在室温下贮藏5mon后降解率为81.11%,显著高于对照。酶制剂对毒死蜱的降解率随反应时间延长而升高,贮藏5mon的酶制剂与50mg/L毒死蜱反应3d,降解率达到89.70%。
田间实验表明,降解酶制剂对菜心上毒死蜱残留有较好的降解效果。施用酶制剂1~3d,喷施48%乐斯本乳油稀释1200x药液的菜心毒死蜱残留浓度从0.0217mg/kg下降到0.0146mg/kg;喷施48%乐斯本乳油稀释800x药液的菜心上毒死蜱残留浓度从0.0362 mg/kg下降到0.0149mg/kg:喷施48%乐斯本乳油稀释500x药液的菜心上毒死蜱残留浓度从0.07mg/kg下降到0.0298mg/kg。
室内洗涤实验证明降解酶制剂能有效去除甘蓝叶片上的毒死蜱残留,经48%乐斯本乳油稀释1200x后药液玷污的甘蓝叶片在酶制剂中浸泡15~60min,降解率为84.56%~92.68%;经48%乐斯本乳油稀释800x后药液玷污的甘蓝叶片在酶制剂中浸泡15~60min,降解率为85.11%~93.61%;而经48%乐斯本乳油稀释500x后药液玷污的甘蓝叶片在酶制剂中浸泡15~60min,降解率为84.60%~94.03%。
降解酶制剂对菜心上毒死蜱残留有良好的去除效果,经48%乐斯本乳油稀释1200x药液处理的菜心在酶制剂中浸泡30min后,毒死蜱残留去除率可达91.98%。
降解酶制剂对灭多威、辛硫磷和高效氯氰菊酯有降解作用,酶制剂与50mg/L的灭多威、辛硫磷和高效氯氰菊酯反应,降解率分别为36.84%7、8.23%和42.54%。