论文部分内容阅读
木质素本身作为一种可再生的生物质能源,在自然界中不仅分布广泛并且产量巨大。作为陆源有机碳的良好标志物,木质素对于淡水生态系统甚至全球的碳循环具有极大的研究价值。自然水体中,木质素的来源,迁移,转化与环境活性氧是息息相关的。羟基自由基是一种常见的ROS,其自身的氧化特性有利于促进植物细胞壁中化学键的断裂,破坏木质素与纤维素、半纤维素的黏结,从而起到了分解木质素的作用。有研究表明,羟基自由基等强氧化性活性氧参与了木质素微生物降解过程。然而,目前还没有·OH贡献率的研究及报道,基于此,本课题展开了羟基自由基预氧化对真菌降解木质素影响的研究。首先,本课题要确定小麦秆、大麦秆和水稻秆的木质素含量,然后从水稻秸秆中提取木质素,以标准木质素（NL）和提取木质素（EL）为原料,最后从两种木质素的结构表征、羟基自由基预氧化对木质素结构影响、真菌降解木质素三个方面开展了羟基自由基预氧化对真菌降解木质素的影响研究。采用Van soest方法测定小麦秆、大麦秆和水稻秆的木质素含量,结果分别为15.42%、11.69%和17.88%。标准木质素（NL）和提取木质素（EL）的光谱分析表明,NL和EL的主体结构相似,吸收带也出现了相同振动,EL基本结构单元的完整性和高纯度都说明了本实验木质素提取工艺效果良好。NL和EL的一维氢谱在6.6 ppm都有较强的信号,说明了在NL和EL中含有紫丁香型（S型）木质素;根据NL一维碳谱中紫丁香基（S型）,愈创木基（G型）和对羟基苯基单元（H型）的吸收信号强度,说明NL中S型单元含量高于G型单元。木质素提取过程中形成了凝聚结构,所以EL的紧密度比NL更高。芬顿反应生成羟基自由基的最佳反应条件为:4mmol/L的H2O2、1mmol/L的Fe2+溶液、40℃的反应温度和pH=2。淬灭后的标准木质素（QNL）、氧化后的标准木质素（ONL）、淬灭后的提取木质素（QEL）和氧化后的提取木质素（OEL）的红外光谱在1598cm-1、1508cm-1和1426cm-1处的吸收峰并没有变化,说明了羟基自由基没有破坏掉木质素的苯环结构。ONL的红外光谱中1712cm-1和1649cm-1两处信号消失,1265cm-1处信号减弱;OEL的1650cm-1处的吸收峰和1263cm-1处的信号消失,说明Fenton反应生成的羟基自由基已经将非共轭和共轭的羰基降解了。ONL的O/C比小于QNL,OEL的O/C比也小于QEL,这说明是在Fenton反应下发生氢被提取,导致形成不稳定的碳自由基并进一步形成C-C键。通过Fusarium oxysporum和Cladosporium降解木质素样品,Fusarium oxysporum分泌的木质素过氧化酶（LiP）、锰过氧化物酶（MnP）和漆酶（Lac）都比Cladosporium高,并且Fusarium oxysporum对4种木质素的降解率都高于Cladosporium,这说明Fusarium oxysporum比Cladosporium更适合用于木质素的降解。两株菌分泌的酶活量大小顺序为:MnP>LiP>Lac,三者的最大值,MnP约为LiP的2倍和Lac的40倍,这说明在降解过程中起到主要作用的是锰过氧化物酶。两株菌在EL分泌的胞外酶更多,EL的降解率更高,所以EL比NL更容易被降解。预氧化木质素（ONL和OEL）的酶活比原木质素（NL和EL）的酶活更高,两株菌对ONL和OEL的降解率更高,因此说明羟基自由基的预氧化能够破坏木质素的结构,提高真菌对木质素的降解率。