黄孢原毛平革菌木素降解酶系的生产及其对染料的降解脱色研究

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本文首先研究了多孔材料——聚氨酯泡沫固定化黄孢原毛平革菌合成木素降解酶系的产酶条件。在此基础上,研究了酶系的粗分离、酶系的固定化条件和固定化酶系对染料的脱色降解。 研究发现,使用聚氨酯泡沫固定化黄孢原毛平革菌生产木素降解酶系效果良好。本文测试了七种类型的聚氨酯泡沫的固定化效果,经发酵试验证明聚氨酯系列1固定菌丝后产酶较高,且发酵液澄清,对后处理有利。氨酯泡沫价格便宜,是比较合适的固定化载体。 用正交设计法对三种影响产酶较大的参数(载体量、葡萄糖量和转速)进行了优化,得到的优化条件是载体量1.03g/100mL、葡萄糖量6g/L和转速190r/min。优化后木素过氧化物酶、锰过氧化物酶和乙二醛氧化酶的活力分别为90U/L、3.52U/mL和27U/mL。接种量实验结果表明接种量对发酵的影响不大。 固定化菌丝重复间歇培养产生木素降解酶系的试验结果表明,相比于重复加入与原始培养基碳源量相同的培养基,加入碳源量减少甚至不加碳源的培养基,可以较早的产酶但酶活较低。固定化菌丝重复利用产酶,可以省去菌种的培养环节,并且重复培养基的碳氮源减少一半也节省了成本。 对降解酶系进行了初步分离纯化,结果酶液中三种酶分别纯化到1.5倍、2.18倍和2.78倍,酶活的收率分别为30.7%、43.6%和55.6%。纯化后三种酶的主要性质如最适pH、最适温度以及在不同pH和温度下的稳定性均和文献结果基本相符。 固定化酶系的实验结果表明海藻酸钠是较好的固定化载体,不仅制作方便,也经济合算。酶系固定化后,其最适pH和最适温度范围加宽,达到了我们研究的目的。 直接用提纯后酶液来降解六种染料时,除RG黄以外,其它染料均有不同程度的降解,但降解量均比较小。比较了酒石酸、柠檬酸和醋酸三种缓冲液对固定化了酶系的海藻酸钠小球的稳定性的影响,发现醋酸缓冲液较为合适。利用固定浙江工业大学硕士学位论文 摘要化酶系对5种染料进行脱色,除D/RS棕外,其余四种染料脱色效果良好,特别是分散红玉,最高脱色率达到90%。比较降解不同染料时所取的三个浓度的脱色效果,可以发现浓度越高,脱色越快,脱色率也稍高些。这主要是因为染料在脱色体系中有一个扩散的过程,浓度较高时,海藻酸钠小球内外的染料浓度差比较大,有利于染料分子向小球内部扩散,因此提高了脱色速率。染料间脱色率的差异和染料自身的结构也很有关系,结构小的,容易扩散进海藻酸钠小球;结构大的,空间位阻大,扩散难,脱色效果也差些。 本文还研究了固定化酶系中乙二醛氧化酶的存在与否。结果表明,添加甲醛后,降解又有较大增加,说明固定化酶系中乙二醛氧化酶的存在,且添加一定量乙二醛氧化酶底物有利于降解的持续进行。 本章以脱色效果较好的红玉作为研究对象,考察了海藻酸钠小球固定化酶系脱色能力的可重复性,结果表明,固定化体系至少可连续重复使用4次,对每批染料均有不同程度的脱色,但是,各批的脱色率是下降的,分别为:72刀5%,62%,52%和 37%。脱色率的下降主要是由于 HZOZ的浓度减小所致。
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