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染料作为工业上不可缺少材料一直以来在纺织等工业领域被使用。目前市场上共有11种致癌性染料,其结构类型分偶氮型、蒽醌型和三芳基甲烷型等,而以偶氮型结构居多。橙色G是一种偶氮型染料。随着染料与印染工业的发展,其生产废水增加,约占工业废水总排放量的1/10,全世界每年排放到环境中的染料污染物大约占其生产总量的15%,已成为全球主要环境污染源之一。这类废水具有色度高,成分复杂,可生化性差和所含有有机物大多为“三致”性(即致癌,致畸,致突变)物质,对环境危害大等特征,若不经过处理直接排放将给生态环境带来严重危害。
本研究在紫金山上分离到的30株菌,用含有染料橙色G的固体培养基筛选强脱色菌,筛出两株菌鉴定为Phanerochaete sordida和Tyromyces lacteus,本实验通过条件优化方法来提高这两株菌的脱色率,缩短脱色时间。结果表明对于这两株菌,麦芽浸膏和硫酸铵分别是最佳的氮源;实验中分别采用了单一碳源和复合碳源,发现对于Phanerochaete sordid和Tyromyces lacteus,加入0.95g/L葡萄糖+0.05g/L乙醇这种复合碳源得到的降解效果明显要优于其他碳源,可以使降解率达到95%以上,另外草酸和乙醇酸有明显促进Phanerochaete sordid和Tyromyces lacteu两种菌降解橙色G的作用。
筛选出两株高效降解Orange G菌,经过分子和形态学方法鉴定为Phanerochaetesordida and Tyromyces lauteus,这两株菌具有很强的脱色能力,我们把这两株菌命名为Phanerochaete sordida TXJ1302-A和Tyromvces lauteus TXJ1302-B,属于白腐菌,前一种菌用于脱色研究的很多,后一种菌中文名为蹄形干酪菌,这种可以引起木材腐朽的菌还没有文献报道用于染料脱色方面的研究。这两株菌的脱色功能主要是由于产生的具有降解染料为底物的酶在起作用。本实验应用新的菌膜培养方法用于脱色,比以前文献报道的直接采用从PDA平板上挑选菌丝用于液体脱色作用效果要好很多,在本研究中,对应用于液体染料脱色菌的培养方式作了改进,挑取菌丝到配置好液体培养基的培养皿,于恒温培养箱静止7天,一个完整的菌膜即能形成,这种新的培养方法可以使菌的脱色率达到90%以上,另外有机酸作为一种螯合剂,对这两种菌对底物的降解有促进作用,真中草酸对降解的促进效果非常明显。因为这两种菌都主要分泌锰过氧化物酶,很可能是草酸加强锰过氧化物酶的活性,从而提高了降解效率。
真菌在降解难处理的污染物方面起着非常重要的作用,很多人类排放到自然环境中的污染物处理非常棘手,随着生物方法的引进,对这类“三致”性难处理污染物的降解也成为可能,烟草中的烟碱是多种烟草的主要生物碱,尼古丁是一种环境有毒物质,烟气环境中就含有大量的尼古丁,同时烟草加工过程也会产生许多含高浓度尼古丁等生物碱的废物,这种废物被认为是“有毒的危险废物”。因此有效地控制卷烟和环境中的尼古丁的含量,对于维护人类和生态环境有着深远的意义。
关于微生物的尼古丁代谢方面,细菌方面的报道相对较多,真菌尼古丁代谢方面相当之少,本部分主要对从从土壤中筛选到的两种真菌出发,研究了这两种真菌对尼古丁的降解能力,以及不同条件下的降解速率,因为植物的木质素和纤维素部分是最难降解的两部分,并且这两部分影响着整个降解过程,在烟叶的细胞壁的成分中,木质素含量很少,只占5%左右,而纤维素含量较多,约占25%-35%,因此,本试验从尼古丁降解效率和纤维素降解过程中的纤维素酶活变化的方向研究,研究了两者的线性相关性,发现这两者之间的内在联系.我们首先在烟厂附近的土壤中筛选出两株可讲解尼古丁的真菌,Aspergillus sp和Penicillium sp,分别研究了对于降解尼古丁的碳氮源和最适温度和最适pH,对于Aspergillus sp和Penicillium sp,硫酸铵和酵母浸膏加入后,都能得到相对高的尼古丁降解率;当温度分别是20℃28℃,两种菌分别出现最高的尼古丁降解率,最适的pH分别是7.5和7.0。在这两种真菌的降解过程中,在Asprgillus sp中,CMCase活性在第十天达到最高,并显著高于Penicillium sp;Penicillium sp在第12天CMCase活性达到最高,Penicillium sp的FPA活性在第8天达到最高,Aspergillus sp在第10天达到最高;分析纤维素酶活与尼古丁降解速率之间的关系。对于这两种菌,CMCase活性显著高于FPA活性,这两种菌的酶活与尼古丁降解速率呈一定的显著线性相关。纤维素的降解同样在尼古丁降解中起到了很重要的作用。