CN102000410B - 一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法 - Google Patents

一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法，它解决了目前利用生物降解芘的方法只能用于低浓度芘降解的问题。利用白腐真菌共代谢降解芘的方法：将芘加入含有白腐真菌的液体培养基中，在28℃、120r/min条件下降解21±1天，即完成芘的生物降解。本发明方法用于对芘的生物降解。

Description

一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法
技术领域
本发明涉及一种利用微生物共代谢降解芘的方法。
背景技术
白腐真菌是一类使木材呈白色腐朽的真菌，能够分泌胞外氧化酶降解木质素，且降解木质素的能力优于降解纤维素的能力，这些酶可以促使木质腐烂成为淡色的海绵状团块——白腐，故称为白腐真菌。
PAHs(多环芳烃)是人类活动和自然热解导致的一类重要的全球性污染物，它是由矿物燃料的不完全燃烧而形成，并通过大气沉降进入土壤，主要存在于土壤、沉积物、大气颗粒中。多环芳烃在其生成、迁移、转化和降解过程中通过呼吸道、皮肤、消化道进入人体，极大地威胁着人类的健康，有很强的致畸、致癌、致突变作用。特别是多环芳烃中的“芘”，芘作为有机合成原料可用于染料、合成树脂、分散性染料和工程塑料，酰化后可制还原染料艳橙GR及其他多种染料，并可用于制杀虫剂、增塑剂等。由于芘被广泛使用，所以其污染程度及危害程度也较为严重。
虽然，之前曾有利用混合菌系降解芘(中国发明专利其公开号为CN101195810A)，但该混合菌系是由多种微生物按一定比例混合制成，存在配制复杂的缺陷，而且该混合菌系只能用于低浓度芘的降解，芘的浓度大于30mg/L将抑制该混合菌系的生长。
发明内容
本发明是为了解决目前利用生物降解芘的方法只能用于低浓度芘降解的问题，而提供的一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法。
本发明利用白腐真菌共代谢降解芘的方法按以下步骤实现：利用白腐真菌共代谢降解芘的方法按以下步骤实现：将芘加入含有白腐真菌的液体培养基中，并向每升含有白腐真菌的液体培养基中加入5g农业废弃物作为共代谢底物，在28℃、120r/min条件下降解21±1天，即完成芘的生物降解；其中，白腐真菌为偏肿拟栓菌，每50mL液体培养基中加入3片直径为10mm的偏肿拟栓菌菌片；含有白腐真菌的液体培养基每一升由0.44g氯化铵、0.2gKH2PO4、0.05g MgSO4、0.01g CaCl2、1.0g吐温80、1mL无机溶液、0.5mL维生素溶液和余量的双蒸馏水制成；农业废弃物为麸皮。
本发明方法中利用单一白腐真菌——偏肿拟栓菌(记载于公开号为CN101235354A的中国发明专利)对芘进行生物降解。本发明方法可用于芘初始浓度为90mg/L以内的生物降解。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式利用白腐真菌共代谢降解芘的方法按以下步骤实现：将芘加入含有白腐真菌的液体培养基中，并向每升含有白腐真菌的液体培养基中加入5g农业废弃物作为共代谢底物，在28℃、120r/min条件下降解21±1天，即完成芘的生物降解；其中，白腐真菌为偏肿拟栓菌，每50mL液体培养基中加入3片直径为10mm的偏肿拟栓菌菌片；含有白腐真菌的液体培养基每一升由0.44g氯化铵、0.2g KH2PO4、0.05g MgSO4、0.01g CaCl2、1.0g吐温80、1mL无机溶液、0.5mL维生素溶液和余量的双蒸馏水制成；农业废弃物为麸皮。
本实施方式所用到的液体培养基与现有白腐真菌液体培养基不同，本实施方式含有白腐真菌的液体培养基中以芘为唯一碳源，而且用氯化铵代替了酒石酸铵，同时没有添加pH为7的HAc-NaAc的缓冲溶液，不必对液体培养基的pH值进行调解。本实施方式中偏肿拟栓菌的漆酶酶活达到24.12U/mL，漆酶酶活水平大幅提升。
本实施方式方法可用于芘初始浓度为90mg/L以内的生物降解。
本实施方式在检测生物降解后液体培养基中芘的含量、计算芘降解率的过程中对投加入液体培养基的菌片也进行提取(采用超声提取：用环己烷和丙酮混合液对菌片进行提取，超声频率为40KHz，超声功率为80瓦，超声提取20min，环己烷和丙酮混合液按环己烷与丙酮1∶1的体积比组成)，以保证被白腐真菌吸附的芘全部脱附出来，消除了因白腐真菌吸附作用而对芘降解率产生的干扰。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：含有白腐真菌的液体培养基中的无机溶液中MnSO4的浓度为0.5g/L，NaCl的浓度为1g/L，FeSO4·7H2O的浓度为100mg/L，CoSO4的浓度为100mg/L，ZnSO4的浓度为100mg/L，CuSO4·5H2O的浓度为10mg/L，A1K(SO4)2的浓度为10mg/L，H3BO3的浓度为10mg/L，NaMoO4的浓度为10mg/L。其它步骤及参数与实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：含有白腐真菌的液体培养基中的维生素溶液中生物素的浓度为2mg/L，叶酸的浓度为2mg/L，维生素B1的浓度为5mg/L，维生素B2的浓度为5mg/L，维生素B6的浓度为10mg/L，烟酸的浓度为5mg/L。其它步骤及参数与实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一、二或三的不同点是：芘在含有白腐真菌的液体培养基中的浓度为10～90mg/L。其它步骤及参数与实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式将芘加入含有白腐真菌的液体培养基中，并向每升含有白腐真菌的液体培养基中加入5g农业废弃物作为共代谢底物，在28℃、120r/min条件下降解21天，即完成芘的生物降解；其中，白腐真菌为偏肿拟栓菌，每50mL液体培养基中加入3片直径为10mm的偏肿拟栓菌菌片；含有白腐真菌的液体培养基每一升由0.44g氯化铵、0.2gKH2PO4、0.05g MgSO4、0.01g CaCl2、1.0g吐温80、1mL无机溶液、0.5mL维生素溶液和余量的双蒸馏水制成；农业废弃物为麸皮。
含有白腐真菌的液体培养基中的无机溶液中MnSO4的浓度为0.5g/L，NaCl的浓度为1g/L，FeSO4·7H2O的浓度为100mg/L，CoSO4的浓度为100mg/L，ZnSO4的浓度为100mg/L，CuSO4·5H2O的浓度为10mg/L，AlK(SO4)2的浓度为10mg/L，H3BO3的浓度为10mg/L，NaMoO4的浓度为10mg/L。
含有白腐真菌的液体培养基中的维生素溶液中生物素的浓度为2mg/L，叶酸的浓度为2mg/L，维生素B1的浓度为5mg/L，维生素B2的浓度为5mg/L，维生素B6的浓度为10mg/L，烟酸的浓度为5mg/L。
如果采用以芘作为唯一碳源和能源，不加入共代谢底物麸皮，液体培养基中芘初始浓度为10mg/L其它降解条件相同的情况下，芘的降解率仅为28.3％。
采用本实施方式生物降解，液体培养基中芘初始浓度为10mg/L的情况下，芘的降解率达90％以上；液体培养基中芘初始浓度为30mg/L的情况下，芘的降解率达43％；液体培养基中芘初始浓度为50mg/L的情况下，芘的降解率达31％；液体培养基中芘初始浓度为70mg/L的情况下，芘的降解率达27％；液体培养基中芘初始浓度为90mg/L的情况下，芘的降解率达22％。
本实施方式中以麸皮为共代谢底物对芘进行降解，提高了偏肿拟栓菌对芘的耐受度和降解率。
本实施方式可增加农业废弃物的利用率，变废为宝，而且农业废弃物对人体和环境无毒无害，不会对生物降解操作人员造成二次伤害。
用玉米粉替代本实施方式中的农业废弃物麸皮，并调节生物降解条件，液体培养基中芘初始浓度为10mg/L的情况下，芘的最高降解率仅为41.6％。本实施方式利用麸皮不仅能够变废为宝、降低成本；而且与使用农作物玉米粉相比不仅节约了粮食，芘的降解率也更高。

Claims (4)

1.一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法，其特征在于利用白腐真菌共代谢降解芘的方法按以下步骤实现：将芘加入含有白腐真菌的液体培养基中，并向每升含有白腐真菌的液体培养基中加入5g农业废弃物作为共代谢底物，在28℃、120r/min条件下降解21±1天，即完成芘的生物降解；其中，白腐真菌为偏肿拟栓菌，每50mL液体培养基中加入3片直径为10mm的偏肿拟栓菌菌片；含有白腐真菌的液体培养基每一升由0.44g氯化铵、0.2g KH2PO4、0.05gMgSO4、0.01g CaCl2、1.0g吐温80、1mL无机溶液、0.5mL维生素溶液和余量的双蒸馏水制成；农业废弃物为麸皮。
2.根据权利要求1所述的一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法，其特征在于含有白腐真菌的液体培养基中的无机溶液中MnSO4的浓度为0.5g/L，NaCl的浓度为1g/L，FeSO4·7H2O的浓度为100mg/L，CoSO4的浓度为100mg/L，ZnSO4的浓度为100mg/L，CuSO4·5H2O的浓度为10mg/L，AlK(SO4)2的浓度为10mg/L，H3BO3的浓度为10mg/L，NaMoO4的浓度为10mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法，其特征在于含有白腐真菌的液体培养基中的维生素溶液中生物素的浓度为2mg/L，叶酸的浓度为2mg/L，维生素B1的浓度为5mg/L，维生素B2的浓度为5mg/L，维生素B6的浓度为10mg/L，烟酸的浓度为5mg/L。
4.根据权利要求3所述的一种利用白腐真菌共代谢降解芘的方法，其特征在于芘在含有白腐真菌的液体培养基中的浓度为10～90mg/L。
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