简青霉对水溶液中碱木质素的吸附和降解

Posted 2023-01-13 木质素

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摘要：通过一系列实验研究碳源浓度、培养箱转速、碱木质素浓度以及菌体活性等因素对简青霉菌丝球在溶液中吸附碱木质素的影响，并探讨其生物吸附机理；确定最佳碳源浓度和转速，分别为10 g/L和150 r/min。当碱木质素浓度小于0.5 g/L时，吸附效果较好，由菌丝球活性对照实验以及电镜照片可知吸附作用主要是由菌丝球的物理结构决定的，与其是否具有活性关系不大。通过吸附等温实验确定菌丝球的最大吸附量为30.3 mg/g，且吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。另外，过氧化氢对木质素降解酶影响的实验证明，木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶均需要过氧化氢的启动才能催化降解木质素，并且在降解过程中，木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶的作用远远大于漆酶。

自然水体中存在大量的碱木质素污染物，如在造纸厂排放的黑液中就含有大量的碱木质素，这样的碱木质素污染物很难降解，会严重污染地表水和地下水。近些年来，对于此类工业有机废水采用生物处理技术的研究越来越多，如生物法处理造纸印染等高浓度有机废水的研究，尤其是对染料微生物降解的机理、降解动力学及热力学方面研究，但这些研究大多集中于应用白腐真菌、霉菌等对工业有机污染物的降解，例如用黄孢原毛平革菌对印染废水的处理，降解对象也主要集中于小分子的合成类有机物；对于简青霉等软腐菌只有少量的相关报道。

简青霉是一种常见的土壤真菌，在开放系统中是优势菌，在常温液态振荡培养条件下对木质纤维素具有很强的降解能力，并且还具有很强的脱色能力，目前它已被证实很适合用于难降解的工业和天然有机物以及高色度有机废水的处理。与黄孢原毛平革菌相比，简青霉的木质素过氧化物酶酶活要低很多，锰过氧化物酶活性相近，但简青霉还可以分泌较多的漆酶、纤维素酶和半纤维素酶，而且作为土壤习居菌，在转化和降解等量的木质素时消耗比白腐菌更少的共用底物，减少了与其他有益共生菌的竞争，在实际应用方面具有一定优势。然而，对于简青霉降解木质素的机理至今研究很少，未见文献报道。。

本研究在前期工作中发现，简青霉对溶液中的碱木质素具有很好的降解作用，因此，在此基础上用碱木质素水溶液模拟造纸废水，在开放系统实验条件下重点研究碳源浓度、碱木质素浓度以及振荡培养频率等因素对简青霉去除碱木质素的影响及其机理，发现了简青霉在去除碱木质素过程中的吸附现象以及过氧化氢对木质素降解酶体系的影响。尽管碱木质素水溶液以及整个实验操作过程与实际工业废水处理相比有些简单和理想化，这种开放系统的培养方式还是有利于今后运用到实际造纸废水的微生物处理中去的。

1实验材料与方法

1.1实验材料

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