木质素促进白腐真菌降解偶氮染料的机制研究

论文摘要

印染废水的排放导致严重的环境问题。白腐真菌可以通过分泌胞外木质素降解酶类降解多种染料,具有广阔应用前景。前期研究发现,木质纤维素类农作物残渣能增强染料等污染物的降解效率,其中木质素成分可能起着重要作用。为了解析木质素对白腐真菌降解染料的影响,本论文研究了不同的木质素共基质代谢体系及其木质素代谢产物在两种白腐真菌共基质降解中的作用。主要研究结果如下:白腐真菌Echinodontium taxodii（E.taxodii,紫衫木齿菌）在碱木素共基质体系中对偶氮染料的降解结果显示:碱木素显著提高与加速了真菌对四种不同偶氮数染料的脱色,加速效果与偶氮键数量和脱色时间有关。最佳条件下,四种染料脱色率分别较对照高出25.79%、33.11%、26.42%和32.59%。漆酶是共基质降解体系中的关键酶,碱木素显著提高了漆酶活力并改变了漆酶对染料的作用途径。与对照组相比,共基质降解体系pH迅速下降,且染料偶氮数越高,pH下降越显著。对白腐真菌Ganoderma Lucidum（G.lucidum,灵芝）在酶解温和酸解木质素（EMAL）共基质体系脱色单偶氮染料的研究结果表明:EMAL同样促进了G.lucidum降解两种单偶氮染料并且显著提高了染料脱色的反应动力学系数,解除染料对菌体生长的抑制。EMAL对难降解的Sunset Yellow（SSY）促进作用更强,最终脱色率差值较对照组高36%,而易降解的Remazol Brilliant Violet 5R（RBV5）仅提高13%。EMAL促进了漆酶分泌进而增强染料降解,并加强了染料脱色对漆酶降解能力的依赖。EMAL使共基质体系pH变化更剧烈,其中对RBV5的影响更显著。上述研究结果反映出不同木质素普遍通过促进不同白腐真菌漆酶分泌增强对多种染料的降解。利用不同分析检测技术和培养条件研究了木质素代谢产物,结果表明普通萃取法较同时蒸馏提取、固相微萃取法更加适合木质素代谢产物的分析。土豆培养基比Kirk培养基更有利于木质素结构相关小分子的产生。代谢产物随真菌和培养基的不同而不同,其中有多种与木质素结构相关的共同代谢产物,如苯酚、对羟基苯酚、愈创木酚、4-乙基愈创木酚、4-乙烯基愈创木酚、苯甲醛、2,4-二甲基苯甲醛、苯乙醛、香草乙酮、香草醛、丁香醛、香草酸、高香草酸和丁香酸等。30种不同木质素模型化合物对白腐真菌降解偶氮染料的研究结果表明:部分化合物提高了E.taxodii漆酶活力,增强了脱色率与漆酶活力间的相关性,促进了真菌对不同偶氮染料的降解。这些化合物对G.lucidum降解两种单偶氮染料影响截然不同,其中多数化合物都能促进SSY的脱色,但漆酶活力与SSY脱色的相关性较低。而结构稳定、反应活性适中并且毒性低的化合物如愈创木酚、紫丁香醇、丁香醛、三甲氧基苯甲酸、间羟基苯甲酸、对香豆酸和邻香豆酸等在不同真菌降解体系中普遍促进多种染料脱色。综上所述,在不同共基质体系中,不同木质素对多种真菌降解各种偶氮染料都具有促进作用,并初步探明了木质素代谢产物在共基质降解中的作用规律,为进一步研究共基质染料降解提供了一定的研究基础。

论文目录

摘要

Abstract

1 前言

1.1 偶氮染料废水污染及其处理现状

1.1.1 物理法

1.1.2 化学法

1.1.3 生物法

1.2 白腐真菌对偶氮染料废水的处理

1.2.1 白腐真菌及其木质素降解酶

1.2.2 白腐真菌对偶氮染料的脱色

1.2.3 木质纤维素对偶氮染料等污染物生物降解的影响

1.3 白腐真菌对木质素的降解

1.3.1 木质素简介

1.3.2 木质素的白腐真菌降解机制

1.4 课题思路提出与设计

1.4.1 课题目的与意义

1.4.2 课题研究思路

2 碱木素共基质体系下Echinodontium taxodii对偶氮染料的降解

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 实验材料

2.2.2 实验方法

2.3 结果与分析

2.3.1 木质素对E.taxodii降解不同偶氮染料的脱色影响

2.3.2 木质素对E.taxodii降解偶氮染料过程中漆酶活力的影响

2.3.3 木质素对E.taxodii降解偶氮染料过程中pH的影响

2.3.4 木质素对E.taxodii降解偶氮染料过程中还原糖的影响

2.4 本章小结

3 EMAL共基质体系下Ganoderma lucidum对偶氮染料的降解

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 实验方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 不同浓度EMAL对 G.lucidum降解单偶氮染料的影响

3.3.2 EMAL对 G.lucidum降解不同浓度单偶氮染料的影响

3.4 本章小结

4 共基质降解体系中木质素代谢产物分析

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.2.1 实验材料

4.2.2 实验方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 利用同时蒸馏萃取和GC-MS分析木质素降解产物

4.3.2 利用普通萃取和GC/MS分析木质素降解产物

4.3.3 利用固相微萃取和GC/MS分析木质素降解产物

4.4 小结

5 木质素模型化合物对白腐真菌降解偶氮染料的影响

5.1 引言

5.2 材料与方法

5.2.1 实验材料

5.2.2 实验方法

5.3 结果与讨论

5.3.1 木质素模型化合物对E.taxodii降解4 种偶氮染料的影响

5.3.2 木质素模型化合物对G.lucidum降解2 种单偶氮染料的影响

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录硕士期间发表论文情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 韩玉玲

导师: 张晓昱

关键词: 白腐真菌,共基质,染料,木质素代谢产物,生物降解

来源: 华中科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业,轻工业手工业,环境科学与资源利用,环境科学与资源利用

单位: 华中科技大学

分类号: X791;X172

DOI: 10.27157/d.cnki.ghzku.2019.000837

总页数: 107

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木质素促进白腐真菌降解偶氮染料的机制研究

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