白腐真菌的研究 PPT
白腐真菌
白腐真菌前言白腐真菌(white rot fungi)为丝状真菌,系木腐真菌(wood—degrading fungi)的一种,绝大多数为担子菌纲,少数为子囊菌纲,着生在木材上,因其能降解木材中的木质素、纤维素和半纤维素使木材呈现特征性的白色腐朽状而得名。
日前研究最多的有:黄孢原毛平革菌(Phanerochete chrysosporium)[1]、彩绒草盖菌(Coridusversicolor)、变色栓菌(Thametes versicolor)、射脉菌(Phlebia radiata)、风尾菇(Pleurotus pul—mononanus)等。
其中黄孢原毛平革菌是其典型种,也是研究木质素降解的模式菌。
白腐真菌是已知的唯一能在纯系培养中有效地将木质素降解为CO2和H2O 的一类微生物。
木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳一碳键连接而成的具有三维空间结构的高分子芳香族类聚合物。
组成单元的结构及其连接键复杂而稳定,使得木质素很难降解[2]。
木质素结构的异质性和不规则性,决定了对其生物降解的复杂性和特殊性。
白腐真菌经过长期进化,形成了相应的适应性特性:白腐真菌能分泌氧化酶到胞外,在催化氧化过程中形成自由基,进而攻击木质素结构,此过程不需要特异的电子供体,因此其作用具有非特异性[3]。
1983年Kirk和Gold两个研究小组发现能够利用白腐真菌的上述生物学特性降解染料[4,5]。
此后,白腐真菌受到许多研究者的高度关注,并在将白腐真菌应用于降解诸如染料、三硝基甲苯(TNT)等许多难降解有机物方面进行了有成效的探索[6],在木质素降解酶的生理生化过程以及基因调控方面获得了一些有意义的研究成果。
以下就酶系统基因结构,催化机制,应用及新发展几方面进行介绍。
木质素降解酶系统白腐真菌依赖一系列酶催化反应实现对难降解有机物的转化,这一过程殊为复杂,其中的关键酶系为木质素降解酶系。
木质素降解酶主要包括了3 种酶:木质素过氧化物酶( lignin peroxidase,LiP) 、锰过氧化物酶( mangnase peroxidase,MnP) 、漆酶( laccase,Lac) 这3 种木质素降解酶均能单独降解木质素,也能两两联合,或者3 种酶一起作用对木质素进行降解。
白腐真菌
四、白腐菌处理木质纤维素材料的应用
白腐菌不仅能够产生降解木质素的酶,而且 能将其释放到其他材料的表面,这些特点使其适 合于工业应用。此外,木质纤维素材料具有分布 广泛、产量可观及启动成本低等优点,使其具有 成为更经济的原材料的潜力。白腐菌已被应用于 多种领域。
应用领域
生物制浆
堆肥
乙醇制备的预 处理
3.3 与其它微生物联合使用
白腐菌和其他微生物共同作用或者多种白腐 菌共同作用可以提高对木质纤维素选择性降解的 效率,许多学者研究了采用白腐菌自身或与其它 菌种混合培养对木质纤维素降解的效果。
酵母菌与黄孢原毛平革菌混合处理玉米芯用 于生产乙醇,每100 g玉米芯产乙醇量可达3 g。 使用两个或多个菌种共同处理农作物废弃物制备 饲料可以达到更好的效果,以两种白腐菌为供试 菌株,发现两菌共培养优于单独培养,共培养后 粗蛋白含量和粗脂肪含量分别提高35.5%和3.6%, 粗纤维含量降低了21.3%。
MnP是最常见的木质素降解酶,大部分白腐 菌都能分泌MnP。MnP的催化依赖其活性中心的 Mn2+, H2O2触发MnP,将Mn2+氧化成Mn3+,Mn3+被由 真菌分泌并且分散到酶表面的有机酸螯合剂(如草 酸盐、乙醇酸盐)固定。这样Mn3+就从酶的活性位 点中释放出来,转而充当一种低分子量的、可扩 散的氧化还原调节剂,或直接将木质素单元催化 氧化成对应的自由基,或在共氧化剂的协助下, 将非酚型芳香族物质催化氧化成相应的自由基, 接着发生一系列的自由基链反应,实施对木质素 的降解。
三、对提高白腐菌利用效率的方法的研究
3.1菌种选择 在使用白腐菌对木质纤维素材料进行选择性降解 时,应该针对相应的使用目的和不同的培养基质 选用合适的菌种,对此,国内外很多学者进行了 大量的研究并取得了成果。黄孢原毛平革菌 (Phanerochaete chrysosporium)是白腐菌中被广 泛使用的模式菌株。除此之外,目前用于木质纤 维素降解研究的白腐菌主要有革盖菌属 (Coriolus)、平革盖菌属(Phanerochaete)、栓菌 属(Trametes)、烟管菌属(Bjerkandera)、侧耳菌 属(Pleurotus)、拟蜡菌属(Ceriporiopsis)等。
白腐真菌资源化处理实验
白腐真菌资源化处理实验
白腐真菌是一类能够降解木质素的微生物,被广泛应用于木材和纤维素等生物质资源的利用中。
白腐真菌资源化处理实验是指利用这种微生物进行生物质资源的分解和利用的实验。
在实验中,通常需要选择适合生长和降解能力较强的白腐真菌,通过培养和筛选等方法进行处理。
处理的生物质可以是木材、秸秆、芦苇、稻草等各种植物纤维素材料。
处理过程中需要控制温度、pH值、水分等因素,以保证真菌的生长和分解效果。
在实验过程中,可以通过测量生物质的质量损失、化学成分的变化以及基因表达等方法来评估白腐真菌的资源化处理效果。
同时,还可以对处理后的产物进行利用和加工,如制备生物质燃料、生物质化学品等。
白腐真菌资源化处理实验在生物质资源利用领域有着广泛的应用前景,并已经成为了一种有效的生物质转化技术。
白腐真菌在环境保护中研究与应用
1 白腐真菌在工业废水处理 中的研 究与应用
11 造纸废 水 处理 .
吴涓等研究了不同白腐真菌对灰法造纸黑液废
水的处理效果 ,考察了黑液废水浓度和碳氮源添加
量对黑液脱色及 C D O 去除率 的影响。研究结果表
明,变色栓菌 (rm t e cl )对黑液废水 的 Ta e s r o r e v8 o C D 和色度的去除率分别达到 6. %和 4 - %, O 45 2 71 3 在添加 0 %纤维二 糖和 0 2 . 2 . %天冬 酰胺 的情况下 0 应用 自 行分离 、 筛选的 白腐真菌( H 2 — ) A 8 2 处理黑
T T大分子在经 P N c菌作用后 ,生成 了易被重铬酸 钾氧化的其他有机物质 。 王庆生等采用实验正交法 , 利用 P c菌降解硝基苯类化工废水 。 结果表明, 在常 温f 2 5℃1 H值为 7 进水 C D。 200m /、 、 p 、 O 为 0 g 硝 L 基苯类化合物进水浓度为 10m / 、 留时间为 6 0 g 停 L 0 于煤炭脱硫 。通过正交实验确定 了该 P c菌脱硫的 最佳实验条件 ,在此基础上探讨 了其脱硫 的降解规 律。 研究表明,C菌煤炭脱硫是完全可行的, P 而且脱 硫速度较快 , d内可脱除煤中 5 . %的无机硫和 2 50 3
再进行处理时的脱色率高达 9%, 0 而原废水直接处 理时脱 色率仅 为 6%。荚荣 等 1 将裂褶 菌 F 7 5 1 5 1 1 ( h oh1 i s. 1) S i p vu p F7 ̄定在聚酯纤维 E cz 1n 构建 白腐 真菌生物接触氧化装置用来处理染料废水 。研究发
2 白腐真 菌在 堆肥 处理 和垃 圾渗滤 液 处理 中的研 究与应 用
白腐真菌对多环芳烃的生物吸附与生物降解及其修复作用
白腐真菌对多环芳烃的生物吸附与生物降解及其修复作用
白腐真菌是一类广泛存在于自然环境中的生物,具有很强的生物吸附和生物降解多环芳烃(PAHs)的能力。
这些真菌能够分泌特殊的酶来降解多环芳烃,将其分解成较小的分子,进一步促进它们被微生物降解。
白腐真菌的生物吸附能力来源于其菌丝结构和表面特性。
菌丝能够扩展到环境中去寻找和吸附多环芳烃,同时菌丝表面的电荷性质可以吸附带有异相电荷的多环芳烃,从而将其固定在其菌丝上。
这种吸附作用可以减少多环芳烃在土壤中的迁移和扩散。
与生物吸附相比,白腐真菌的降解效果更为显著。
它们通过分泌多种酶,如混合酮酸氧化酶、过氧化物酶等,来迅速降解多环芳烃分子。
这些酶能够将多环芳烃氧化成相对较短的链状化合物,然后进一步分解为二氧化碳和水,实现多环芳烃的完全降解。
白腐真菌的降解能力对于多环芳烃的环境修复非常重要。
环境中的多环芳烃污染会对生态系统和人类健康造成严重危害,而使用白腐真菌进行修复可以有效地降低污染物的浓度和毒性。
这种修复方法相对较为经济和环保,是一种可行的治理方法。
总而言之,白腐真菌具有强大的生物吸附和生物降解多环芳烃的能力,可以通过降低污染物浓度和毒性来修复多环芳烃污染的环境。
它们的应用前景广阔,但在实践中仍需要进一步研究和优化。
白腐菌
野生白腐菌分离与纯化的初步试验前言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,故称为白腐真菌白腐菌: white rot fungi定义: 属担子菌纲丝状真菌,因腐朽木材呈白色而得名。
代表菌株为黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium),在污染土壤修复中常有应用。
白腐菌是属于担子菌亚门的真菌,因腐朽木材呈白色而得名,是能够降解木材主要成分的微生物之一。
木材在白腐过程中大部分纤维仍保持完整,且纤维素结晶度变化不大。
由此设想利用对降解木质素选择性好的白腐菌进行生物制浆,能开辟制浆方法的新途径。
白腐菌除了能降解木质素用于预理、生物漂白、生物制浆外,对其它有机异生物质也有很强的分解能力,因而在废水处理中也有广泛的应用前景。
为降低制浆能源消耗,可在制浆之前依靠白腐菌对木质素进行分解和改性,用选择过的微生物培养基对原料进行预处理。
通过白腐菌对原料的预处理,可降低后阶段制浆能耗的50%,并且纤维强度性能也得到改进。
白腐菌预处理制浆不仅在木质材料制浆当中应用研究较多,在非木质制浆原料(如芦苇、蔗渣、剑麻、黄麻等)预处理制浆中的应用研究同样广泛。
可以看出,白腐菌预处理在硫酸盐法、碱法、机械法和烧碱-蒽醌法等制浆方法中都可以不同程度地降低制浆成本、提高纸张质量。
但是菌种筛选困难和预处理周期较长是制约白腐菌应用的最大障碍,大规模应用于制浆预处理还需要相关方面技术的突破。
利用白腐菌可以降解木质素、半纤维素和纤维素的特性,白腐菌在制浆造纸各个环节的应用都得到了很广泛的研究,但是利用白腐菌直接制浆却鲜见报道。
筛选对纤维素没有影响或影响较小的选择性极高的白腐菌种直接处理原料制浆是一个新的研究方向。
20世纪90年代末,日本神户制钢所应用白腐菌在常温常压下分解木材成功制出优质纸浆。
选定适宜温度,可以分解出80%的木质素,比一般化学制浆法成本降低了50%。
白腐真菌生物技术与应用
以单酚、二酚、二胺、多酚类化合物为底物。对非酚类物质,特别是蒽、 苯并芘,多环芳烃类作用显著。参与木质素的解聚和降解。
其他酶系
过氧化物歧化酶
保护白腐真菌活细胞中过氧化物自由基免遭氧化压力;
葡糖苷酶
具有糖基化的活性,在废水脱色中起着重要作用;
苯丙氨酸解氨酶
与VA的生物合成密切相关;
还原脱卤酶系统
能还原卤素基团;
碳源物质 劣 香草酸钠:支持菌的生长,也可支持木质素降解;
葡萄糖酸钠:支持菌的生长,但是木质素矿化程度低于甘油和琥珀酸钠; 葡萄糖酸内酯:支持菌的生长,但是木质素矿化程度低于甘油和琥珀酸钠; 甘油:可当碳源也可能源,支持木质素降解,是筛选菌突变体的碳源; 琥珀酸钠:可当碳源也可能源,支持木质素降解; 葡萄糖:支持菌的生长,支持木质素矿化程度高; 优 纤维素:支持菌的生长,支持木质素矿化程度极高;
分生孢子 无性繁殖,通过
菌丝体的裂殖产生。
担孢子 有性繁殖,必须通过菌丝体细胞的
锁状联合过程。
同宗交配和异宗交配
单核
萌发
担孢子
一次菌丝
双核
二次菌丝
担孢子
一次菌丝
两条可互相 交配的单核 菌丝融合
······担孢子
只要同一孢子萌发的单核菌丝间的互相结合生出 双核菌丝后,就可形成子实体,这种现象称为同宗交 配。反之,只有异性的单核菌丝(不同孢子),才能 结合成双核菌丝,这种结合方式称为异宗交配。
H2O2产生酶系
葡 萄 糖 氧 化
乙 二 醛 氧 化
其 他 酶
氧 化 酶
甲 醇 氧 化 酶
酶酶
MnP LiP
Lac
VA
木质素氧化酶系
漆 酶
需H2O2的过氧化酶
白腐真菌在环境保护中研究与应用进展
h 的条件下, 经 PC 菌处理后废水的 CODCr 去除率达 到 99%, 硝基苯残余质量浓度几乎为零[9]。 1.4 农药废水处理
邹世春等研究了 PC 菌 (BKM/F- 1767)对水中微 量氯代农药的生物降解情况。在含有 0.02%的葡萄 糖、0.03%的酒石酸铵和适量无机盐的培养液中, 于 35 ℃, 经 5 ̄7 d 的静置培养可获得良好的菌丝, 对 氯代农药的脱氯降解率可达 90%以上[10]。 1.5 重金属废水处理
第一作者简介: 吴林林 男 1981 年生 华东师范大学环境科学系在读硕士 主要从事水污染控制与生物修复研究
第1期
吴林林等: 白腐真菌在环境保护中研究与应用进展
·9·
蓉 等 研 究 了 PC 菌( OGC101) 在 6 种 染 料 的 液 体 静 培养条件下对不同浓度的染料的脱色降解作用。实 验发现共培育 30 d 时, PC 菌对浓度在 10~100 mg/L 的 6 种染料均有不同程度的降解脱色作用, 其中刚 果 红 、 直 接 冻 黄 G 和 活 性 翠 蓝 KN- G 达 到 92%~ 99%的脱色率。10、50、100 mg/L 的活性翠蓝 KN- G, 50、100 mg/L 的 金 莲 橙 O 与 天 青 蓝 A, 100 mg/L 的 活性艳蓝 KN- R 的降解率达 70%以上; 18 个样品中 达到 60%的降解率超过 50%[4]。Livernoche 等发现用 海藻酸钠包埋的 PC 菌(Coriolus versicolor)处理造纸 混合漂白废水, 废水的色度在开始 2 d 内下降最快, 3 d 内废水色度下降 80%。在 3 d 内原废水经稀释后 再进行处理时的脱色率高达 90%, 而原废水直接处 理 时 脱 色 率 仅 为 65% 。 荚 荣 等 [15] 将 裂 褶 菌 F17 (Schizophyllum sp. F17)固定在聚酯纤维上构建白腐 真菌生物接触氧化装置用来处理染料废水。研究发 现该 PC 菌挂膜迅速且与聚酯纤维结合牢固, 染料 废水进水浓度为 15 mg/L, 停留时间 24 h , 连续式运 行条件下, 混合染料废水脱色率达到 79.5%, 刚果红 为 91.6%, 结晶紫为 65.4%, 次甲基蓝为 6.9%。范伟 平 等 [6] 将 粉 碎 成 3~5 mm 长 的 稻 草 末 作 为 PC 菌 ( ME- 446) 的挂膜载体, 采用微电解- 白腐菌降解- 石 灰絮凝沉淀的工艺方法对活性染料生产废水进行处 理试验研究, 结果表明 CODCr 去除率达 90%以上, 废 水色度由 12 800 mg/L 降到 80 mg/L, 但该工艺产生 的固体残渣较多, 增加二次污染处理量。王永华等[7] 应用从自然界的朽木中分离出的 3 种 PC 菌 ( 担子 菌纲) 构建煤渣生物膜反应器处理活性艳红染料废 水。研究发现 3 种 PC 菌煤渣生物膜反应器对实际 的偶氮染料废水的脱色作用主要在初始阶段完成, 72 h 后 CODCr 得 以 有 效 去 除 。 当 该 废 水 的 初 始 CODCr 为 6 000 mg/L 时, 经 144 h 后, CODCr 去除率 达 98%。 1.3 炸药废水处理
白腐菌生长条件
白腐菌生长条件
白腐菌是一种常见的真菌,可以分解木质纤维素和半纤维素等有机物,是木材和木质纤维素废弃物的重要分解微生物。
白腐菌的生长需要一定的环境条件,以下是其生长条件的具体内容:
1. 温度:白腐菌的适宜生长温度为20-30℃,其中20-25℃为最适宜的温度范围。
2. pH值:白腐菌的适宜生长pH范围为
3.5-8.0,其中5.0-6.5为最适宜的pH值范围。
3. 湿度:白腐菌的生长需要相对湿度在60%以上,过干或过湿都会影响其生长。
4. 氧气:白腐菌是一种好氧生物,需要充足的氧气来进行呼吸作用和代谢活动。
5. 营养物质:白腐菌的生长需要碳源、氮源和矿物质等营养物质,其中木质纤维素是其主要碳源。
6. 光照:白腐菌是一种非光合生物,不需要光照进行生长。
综上所述,白腐菌的生长需要适宜的温度、pH值、湿度、氧气和营养物质等条件,这些条件的变化都会影响其生长和活性。
在实际应用中,可以通过调节这些条件来促进白腐菌的生长和分解效果。
- 1 -。
白腐菌Funaliatrogii以稻草进行固体发酵产漆酶的研究
为多孔 菌 , 要 以纤维 素 酶作 用于生长 基质 。 腐 朽典 型 的特 征是 菌丝 主要 在木 材 细胞 的次 主 软
纤维 素和 木质 素 )均 被 降解 ,木材 逐 渐丧 失韧 性 ,软 而多 孔或 多层 ,通 常 比原木 的颜色 浅 。
腐 朽后 期 ,木 材 呈线状 或 片状 。白腐真 菌 是木 材腐 朽真 菌 中最 大 的类群 ,包 括子 囊 菌 、担子 菌 和 半知 菌 的大 多数 种类 ,通 过分 泌 纤维 素 降解 酶和 木质 素 降解酶 来 分解 木材 的主 要 结构 。 褐 色腐 朽 中木 材只 有 纤维 素和 半 纤维 素被 降解 , 木质 素 不能 被分 解 ,被 降解后 的木 材通 常 而
白腐菌 F n l oi u a argi it 以稻草进行固体发酵产漆酶 的研 究
魏 玉莲 , 李冠华 ,
( .中国科学院沈阳应用生态研究所 森林与土壤生态 国家 重点实验 室,辽宁 沈 阳 106 ; 1 1 14 2 .中国科 学院研究生院 ,北京 1 0 4 ) 0 0 9
摘
要 :研 究 了 硬 毛 粗 毛 盖 孔 菌 F n l o i以 稻 草 为 培 养 基 质 进 行 固体 发 酵 产 生 u ai t gi ar
u L,样 品 10g 0 L。酶 活 的定义 :在 一定 条件 下 ,每 分钟 催 化 1 mo 的底 物所 需 要 的酶量 定 l g 义 为 1 酶 活力 单位 ( 。本文 中活性 以每 克干 物质 所产 生 的漆 酶来 表示 ( gs 。 个 u) U/d )
白腐菌液体培养产生漆酶的研究
01 l Ac Ac .mo/ H - L Na 缓冲 液,p H值 为 48 .。 葡 萄糖 1 /,酒石酸 铵 1 0gL . 6mmo L l。 / 大量 元 素 :O0 / a 1 / H2O ,O2 / S 4 .1 LC C2 gLK P 4 .5 LMg O 。 g ,2 g l / 量元 素溶液 。微 量元 素组成 为 ( / .F S 4 H 075 OmLL微 mgL) eO . 2 .;Mn O4 0 .; 7 S ・ 25 H2
g3000g002000避1000咖1o壬h510l520255lol52o25tdtd图4不同氮源对pconchatus漆酶合成的影响图5不同氮源pconchatus的生物量酒石酸铵酵母膏豆粉酒石酸铵酵母膏豆粉蛋白胨牛肉浸膏蛋白胨牛肉浸膏由图5可知在不同氮源培养条件下pconchatus菌体的生长趋势基本一致培养初期菌体生长很缓慢从第4天开始菌体生长速度增加培养第57天菌体的生长速度很快第7天菌体的生物量达到最大值之后随着培养时间的增加菌体生长速度下降营养物质消耗较多发酵液的量减少菌体的生物量不再增加
白腐菌是 目前 已知的 自然界中最具有 降解木素能力 的一类真菌[ 6 1 ,主要通过分泌的漆
酶 、木素过 氧 化物 酶和 锰过 氧化 物酶 降解 植物 中 的木 素 。贝壳状 革耳 菌 P nscnh ts a u ocau 是
株具有较强木素降解能力 的白腐菌, 其降解木素的能力主要取决于漆酶活力的高低, 所以 研究其漆酶的分泌和活力情况对木素的生物 降解 、 生物制浆、 白及环境保护均具有重要的 漂
一
意义 。
真菌漆酶的合成水平除了决定于产酶菌株 自身的产酶能力外, 还受外在环境条件, 如碳 氮营养源、微量元素,诱导剂等多种因素的影响【 ,通过漆酶合成影响因素的研究,寻找 们 最适产酶条件 ,可以节约生产成本 ,最大程度提高漆酶生产效率。 本实验考察了贝壳状革耳菌 cnh t 在液体培养条件下各种条件如碳源、氮源及综 oc au s
降解秸秆的白腐真菌的筛选、优化及混菌发酵研究
降解秸秆的白腐真菌的筛选、优化及混菌发酵研究降解秸秆的白腐真菌的筛选、优化及混菌发酵研究秸秆是农作物的残杂部分,具有丰富的碳和能量资源。
但由于其难以降解和利用,导致大量秸秆被直接焚烧或堆填,产生了严重的环境污染和浪费资源的问题。
因此,开发一种高效降解秸秆的方法,具有重要的意义。
白腐真菌是一类能够快速降解植物纤维素的微生物,具有较强的生物降解能力。
本研究旨在筛选一株具有高降解能力的白腐真菌,并通过优化培养条件,提高其降解效率,最终实现秸秆的高效利用。
首先,我们从土壤样品中分离得到多株白腐真菌,并使用秸秆作为唯一碳源进行筛选。
经过连续的分离培养,从中筛选出一株降解能力较强的白腐真菌。
接下来,我们对筛选出的白腐真菌进行了鉴定,并确定其为曲霉属(Aspergillus)。
为了提高降解效率,我们优化了其培养条件。
通过对培养基中碳源浓度、初始pH值和培养温度的调节,确定最适宜的培养条件。
实验结果表明,当琼脂含有3%的秸秆颗粒、初始pH值为5.5、培养温度为30℃时,白腐真菌的降解效率最高。
随后,我们进行了混菌发酵研究,希望通过混合不同种类的白腐真菌,进一步提高秸秆的降解效率。
选取了经过筛选并具有较高降解能力的两株白腐真菌进行实验。
结果显示,两株白腐真菌的混合能够显著提高秸秆的降解效率。
通过调节不同菌株比例,确定了最佳的混菌比例为1:1。
为了进一步了解白腐真菌降解秸秆的机制,我们对降解产物进行了分析。
利用纤维素酶和木聚糖酶等酶活性测定方法,确定了白腐真菌降解秸秆的主要酶类。
同时,通过液相色谱分析和气相色谱质谱联用技术,对降解产物进行了结构鉴定。
结果发现,白腐真菌能够将秸秆中的纤维素和木质素等复杂物质降解为较简单的可利用物质。
综上所述,本研究成功筛选出了一株高降解能力的白腐真菌,并通过优化培养条件和混菌发酵,提高了其降解效率。
这为秸秆的高效利用提供了一种新的途径。
进一步研究白腐真菌降解机制,有助于深入了解其降解秸秆的分子基础,并为进一步开发降解秸秆的微生物酶提供了理论基础。
白腐菌
野生白腐菌分离与纯化的初步试验前言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,故称为白腐真菌白腐菌: white rot fungi定义: 属担子菌纲丝状真菌,因腐朽木材呈白色而得名。
代表菌株为黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium),在污染土壤修复中常有应用。
白腐菌是属于担子菌亚门的真菌,因腐朽木材呈白色而得名,是能够降解木材主要成分的微生物之一。
木材在白腐过程中大部分纤维仍保持完整,且纤维素结晶度变化不大。
由此设想利用对降解木质素选择性好的白腐菌进行生物制浆,能开辟制浆方法的新途径。
白腐菌除了能降解木质素用于预理、生物漂白、生物制浆外,对其它有机异生物质也有很强的分解能力,因而在废水处理中也有广泛的应用前景。
为降低制浆能源消耗,可在制浆之前依靠白腐菌对木质素进行分解和改性,用选择过的微生物培养基对原料进行预处理。
通过白腐菌对原料的预处理,可降低后阶段制浆能耗的50%,并且纤维强度性能也得到改进。
白腐菌预处理制浆不仅在木质材料制浆当中应用研究较多,在非木质制浆原料(如芦苇、蔗渣、剑麻、黄麻等)预处理制浆中的应用研究同样广泛。
可以看出,白腐菌预处理在硫酸盐法、碱法、机械法和烧碱-蒽醌法等制浆方法中都可以不同程度地降低制浆成本、提高纸张质量。
但是菌种筛选困难和预处理周期较长是制约白腐菌应用的最大障碍,大规模应用于制浆预处理还需要相关方面技术的突破。
利用白腐菌可以降解木质素、半纤维素和纤维素的特性,白腐菌在制浆造纸各个环节的应用都得到了很广泛的研究,但是利用白腐菌直接制浆却鲜见报道。
筛选对纤维素没有影响或影响较小的选择性极高的白腐菌种直接处理原料制浆是一个新的研究方向。
20世纪90年代末,日本神户制钢所应用白腐菌在常温常压下分解木材成功制出优质纸浆。
选定适宜温度,可以分解出80%的木质素,比一般化学制浆法成本降低了50%。
白腐真菌
第一章、混凝混凝是通过投加某些电解质使水中的细小颗粒相互聚集形成絮状大颗粒的过程。
其主要目的是为了改变水中粘土和细菌等悬浮固体的存在性质和状态,以利于后续工序的去除过程。
简言之,混凝是指从加药开始,直至最终形成絮凝体(俗称“矾花”)的过程。
混凝阶段主要是去除水中的悬浮物体和胶体,此过程由凝聚和絮凝两个阶段构成,它决定了水中悬浮杂质颗粒聚结程度、颗粒成长的质量及其降解特性,是水处理工艺中至关重要的环节。
混凝一般认为包括凝聚和絮凝两个阶段,凝聚是颗粒脱稳及其聚结的前步,此时胶体颗粒间的斥力由于物理的或化学的某种效应而部分地去掉,其扩散层被压缩,ζ电位降低,从而使得胶体颗粒可能粘结在一起的现象或过程。
简言之,凝聚是指加药后胶体失去了聚集稳定性(简称“脱稳”)并通过胶粒本身的布朗运动进行碰撞聚集而形成尺寸较小的“微絮凝体的过程,形成D=10μm的聚体,特点是:剧烈搅拌瞬间完成;絮凝顾名思义,是水中投加大量或过量的混凝剂之后,脱稳颗粒直接或间接地相互聚结生成呈“絮状”的大颗粒而进行卷扫、沉淀分离的过程,该过程紧接着凝聚过程进行。
简言之,絮凝是指“微絮凝体”再通过机械或水力搅拌进一步聚集成D=0.6-1.2mm的大矾花,特点是:搅拌由强到弱,而且需要一定的时间。
在水处理工艺上与之相对应的两个阶段分别为快速混合和絮凝。
凝聚与絮凝这两个阶段仅是人们在研究混凝机理时,为了方便解释胶体颗粒脱稳沉降的现象、原因,便于定量定性描述、分析而提出的。
这两个名词在概念上可以划分得很清楚,但在实际的水处理操作运行中,在混凝时凝聚与絮凝这两个阶段的间隔是瞬间,几乎是同步发生的。
混凝的作用机理为:1、压缩双电层根据DLVO理论,加入电解质使胶体脱稳定。
电解质加入——与反离子同电荷离子增加——压缩双电层——ξ电位下降——稳定性下降——凝聚。
ξ电位=0=0,此时ξ电位的状态为等电状态,实际运行过程中不需要ξ电位=0,只要Emax称为临界电位,在这种状态下便可实现胶体的聚集。
白腐真菌及其漆酶的应用研究
白腐真菌及其漆酶的应用研究白腐真菌是一类产生漆酶的真菌,广泛存在于自然界中,能够分解植物纤维素和木质素。
漆酶是一种蛋白质,具有高度催化活性,能够氧化各种有机物质。
因此,白腐真菌及其漆酶的应用研究在多个领域具有重要意义。
首先,在生物质能源转化中,白腐真菌及其漆酶的应用得到了广泛关注。
生物质能源是可再生能源的重要组成部分,其潜在资源非常丰富。
然而,植物纤维素和木质素的高度结晶性和抗酶解性限制了生物质的高效转化。
而白腐真菌及其漆酶能够有效降解植物纤维素和木质素,促进生物质的降解和转化。
因此,基于白腐真菌及其漆酶的生物质能源转化技术可以有效提高生物质的利用效率。
其次,在环境污染治理中,白腐真菌及其漆酶的应用也具有潜力。
许多有机污染物,如农药、染料和有机废物等,对环境和人类健康造成了严重威胁。
传统的污染物处理技术通常昂贵且不具备高效环保的特点。
而白腐真菌及其漆酶通过催化氧化有机物质,能够将有机污染物降解为无毒的物质。
因此,基于白腐真菌及其漆酶的环境污染治理技术有望成为一种高效、经济和环保的处理方法。
此外,白腐真菌及其漆酶的应用还可以推动生物医药领域的发展。
近年来,特别是在抗癌药物的研发方面,白腐真菌及其漆酶被广泛用于合成生物活性化合物。
漆酶作为一种催化剂,具有选择性催化和高效的特点,能够催化各种有机合成反应,合成具有药理活性的化合物。
因此,基于白腐真菌及其漆酶的生物活性化合物合成技术极大地推动了新药研发的进程。
综上所述,白腐真菌及其漆酶在生物质能源转化、环境污染治理和生物医药等领域的应用研究具有重要的意义。
随着对可再生能源、环境保护和药物研发的需求不断增加,相信白腐真菌及其漆酶的应用将继续得到进一步的研究和开发。
白腐真菌Hyprocrea lixii AH脱除煤中有机硫影响因素的研究
b e s t .t h e d e s u l f u r i z a t i o n r a t e c o u l d b e 3 3 . 7 % a n d t h e p r i ma r y a n d s e c o n d a r y r e l a t i o n o f t h e f a c t o r wo u l d b e c o a l p a t r i c l e
2 0 1 3年 第 1 1 期
do i :1 0 .1 1 79 9 /c e 2 01 31 1 0 3 7
煤
炭
工
程
白腐 真 菌 Hy p r o c r e a l i x i i A H 脱 除煤 中 有 机 硫 影 响 因 素 的 研 究
惠鹏 岳 ,何 环 ,黄 晓平 ,陶秀祥
St ud y o n Fa c t or s o f Hy pr o c r e a l i Mi AH Af fe c t e d t o Or g a ni c S ul f ur Re mo v i ng f r o m Co a l
HUI Pe n g —y ue, HE Hua n, HUANG Xi a o— pi n g, TAO Xi u—x i a n g
s i z e>c o a l s l u r r y d e n s i t y>p H v a l u e>i n o c u l u m q u a n t i t y . Ke y wo r d s :b i o l o g i c a l d e s u l f u r i z a t i o n; o r g a n i c s u l f u r ; Hy p r o e r e a l i x i i AH ; s i n g l e f a c t o r e x p e ime r n t ; o t r h o g o n a l e x p e ime r n t
白腐真菌木质素降解酶系研究进展
两 种 ,如 L niuae o e 只 产 生 Mn et l d ds n p和 L c a ,黄
孢 原 毛 平 革 菌 则 分 泌 Lp和 Mn 。有 文 献 报 道 , i p 黄孢 原 毛 平 革 菌也 能产 生 Lc a ,但 是 在 以葡 萄糖 为碳 源 生 长时产 生 的量 很少 。 因此 ,说 明这 3 种 酶 在分 解木质 素过 程 中并不都 是 必需 的 。
子 的血 红 蛋 白。Lp 一 系列 含 有 一 个 F S)一 i是 e(
白腐 真 菌是 一 类 丝状 真菌 ,分 类学 上 属 于真 菌 门 ,绝 大 多数 为担 子 菌 纲 ,少 数 为 子 囊 菌纲 。 目前 ,研 究最 多 的是 黄孢 原 毛平 革菌 、彩 绒 草盖 菌 、变色 栓 菌 、射脉 菌 、凤尾 菇 等 。其 中 ,黄孢 原 毛平 革 菌是 典 型菌 种 ,是研 究 木质 素 降解 的模 式 菌 ,普遍 分布 于北美 ,我 国尚未 发现 。
一
.圈散 } r
的试验证 明,用单一木质素作惟一碳源 ,黄孢原 毛平革菌不能生长 ,往往要在培养基 中加入易被 利用的碳源才能生长。李翠珍等筛选出 l 株白腐 真菌F ,并对其产木质素降解酶的特性进行了研 2 究 ,结果表明,限碳有利 于F 产 L ,但对 F 产 2 i p 2
Mn 影 响不 是 很 明 显 。Pcad 究 了几 种 稻 p的 ikr研 谷 、麸 皮原 料 ,包 括 麸皮 、麦麸 、燕麦 麸 等 ,结 果证 明 ,以麸 皮 为碳 源产 生 的酶 活性 最 高 ,此 研 究对 于 目前降 解秸 秆资 源具 有重 要意 义 。 1 . 氮 源 。 纯 培 养 的 研 究 表 明 ,氮 源 的 耗 尽 .2 3
白腐霉菌
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
dN 1 max N X dt YX N k N N
•
清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重 点实验室熊小平等人认为氨氮作为氮源在限氮培养基中含量 较少,通常在生长阶段(2~3 d之内)就已经全部消耗。所以 在生长阶段是一种限制性底物。将方程进一步简化为:
• • •
k5 N dN X dt kN N
•
dP dX X dt dt
不同碳源对产酶的影响
• 西北民族大学孟庆辉等分别以葡萄糖、麦芽糖、甘露糖、蔗 糖、麸皮为基础液体发酵产酶培养基中惟一碳源,分别接种 菌株于该培养基中,于10℃静置培养5 d,进行酶活力的测 定。试验结果经SPSS分析:在P=0.05时,葡萄糖与麦芽糖、 甘露糖、蔗糖、麸皮之间差异极显著,麸皮与麦芽糖、甘露 糖、蔗糖差异极显著,甘露糖、麦芽糖、蔗糖之间差异不显 著。葡萄糖与麸皮在此水平下都是黄孢原毛平革菌低温下产 LiP、MnP和Lac酶最适培养基碳源;而在P=0.01时,葡萄糖 与麸皮之间差异极显著。因此,葡萄糖才是黄孢原毛平革菌 1 0℃下产LiP、MnP和Lac酶最佳培养基碳源。 • 河北农业大学王敏等人在初始培养基中分别采用不同碳源 (果糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、可溶性淀粉、糊精)。测定产 酶状况。发现酶活力随不同碳源而异,以葡萄糖产生木素过 氧化物酶的酶活最高。为720 U/mL。因此确定葡萄糖为木 素过氧化物酶最佳碳源。
•
清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点实验室熊小平等人认为对于 LiP和MnP,其对应峰值前采用由Luedeking等提出的模型来描述木质素降解酶形成规 律,即方程。
• • • •
dE dX X dt dt
峰值之后生物量基本达到稳定,同时考虑酶自身不稳定性以及由于其他代谢产物导 致其不稳定,将峰值后酶活变化规律描述为:
白腐真菌J610-D分泌漆酶处理几种有毒环境污染物的研究
( 佳木 斯大学 生命科学学院 , 黑龙江 佳木斯 140 ) 507
摘
要 : 就白腐真菌漆酶对环境 中几种常见的有毒 污染物 的降解效果进行 了 酶 能够很 好地催 化氧 化芳 胺类及 其衍 牛物 , 控制 苯 胺 浓度 <80m /、 3 - " 0 gL 邻苯 二 胺 浓
白腐真菌 , j真菌漆酶也历来被人们用作研究漆酶
的模 式物 . 酶 能催 化 o p 漆 ()一二 酚 、 二 胺 等 物 p苯 质 的氧 化 , 催化 反应 机理 主要 表现在 漆 酶分子 中 其
12 1 固体培养基(L .. 1) 马铃薯 20 , 0g葡萄糖 2 . 硫酸镁 15 , o魄, .g磷酸
将经筛选并初步鉴定的产漆酶菌株斜面接种
将活化后 的菌 上海博讯精密仪器 公司 Y Q 0 型 电热式蒸 于灭菌后的固体培养基上活化培养 , X G2 3C 0 d 0, 汽消毒器、 ’ 4型调速 多用振荡器 , A K A 种接种于平板上 ,  ̄温培养 5 1d进行显色能 m 一 BCM N
二氢 钾 3O , 脂 粉 l.g维 生 素 B 微 量 .H 自 .g琼 50 , 。 p
然 , 容至 10 r . 定 0O L a
四个铜离 了的协同作用和底物 自由基的生成【 , 3 近 】 年来在造纸 、 饮料加工环保等方面得到广泛的研究
与应用 . 内对 于 漆 酶 的研 究 主 要 集 中于 漆 树 漆 国 酶 , 关真 菌漆 酶 的报 道 较 为少 见 , 有 而关 于 漆 酶产
酶 ( us taes) 大类 . 酶最 主要 的生产 者 是 r  ̄u l a 两 c e 漆
11 1 菌 ..
种
白腐真菌 J1 一 60 D菌株 , 佳木斯大学生命科学
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简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
木质素降解酶系
总结及结尾
漆酶(Lac)是一种含铜的多酚氧化酶,和植物中的抗 坏血酸氧化酶、哺乳动物的血浆铜蓝蛋白属铜蓝氧化 酶家族 中的同一小族,在结构和功能上存在许多相似
之处。它可以催化氧化酚类化合物脱去羟基上的电子 或质子,形 成自由基,导致酚类及木素类化合物裂解,
模式化合物. LiP 降解木素时需要其他酶(如氧化酶)产生 H2O2, 催化氧化木素需要一种真菌代谢产物藜芦醇(3,4-二甲氧 基苯甲 醇,VA)参与.VA 既是 LiP 的底物,又是 LiP 的氧化还原介体, 可能还起到保护酶免受过量 H2O2破坏 的作用.LiP 催化氧化 VA 形成阳离子自由基,其传送电子能力极强.
7
简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
木质素降解酶系
总结及结尾
/R为催化底物,最上面Fe为+3价,其余+4价 8
简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
木质素降解酶系
总结及结尾
锰过氧化物酶(MnP)普遍存在于白腐菌的各个菌种 中.与 LiP 一样它的催化循环也需要由 H2O2启 动.不同 之处在于,它以木质素组织中广泛存在的
简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
总结及结尾
简介
白腐菌是属于担子菌亚门的真菌,因腐朽木材呈白色而得名,
是能够降解木材主要成分的微生物之一。木材在白腐过程中大 部分纤维仍保持完整,且纤维素结晶度变化不大。由此设想利
用对降解木质素选择性好的白腐菌进行生物制浆,能开辟制浆
方法的新途径。白腐菌除了能降解木质素用于预处理、生物漂 白、生物制浆外,对其它有机异生物质也有很强的分解能力, 因而在废水处理中也有广泛的应用前景。
白腐菌在降解木材的过程中,在适宜的条件下,白腐菌菌 丝开始沿着细胞腔蔓延,主要集中在纹孔处。在 菌丝下细 胞壁被分解出一条沟槽,它可从细胞腔到复合胞间层,逐 渐降解纤维素、半纤维素和木质素。白腐 菌降解木质素可 分为细胞内和细胞外 2 个过程.在细胞内主要营养物质(碳、 氮、硫)限制条件下,白腐菌启动形成整个降解系统:
同时分子氧被还原为水。其反应包括脱甲氧基、脱羟 基、C-C 键断 裂过程等。漆酶来源广泛,植物、昆虫和 真菌中都存在漆酶。
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大家有疑问的,可以询问和交流
可以互相讨论下,但要小声点Leabharlann 大家有疑问的,可以询问和交流
可以互相讨论下,但要小声点
简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
应用
饲料
目前白腐菌降解木质素的模式菌株是黄孢原 毛平革菌.秸秆经白腐真菌发酵后,大部分 的低质非蛋白氮转 化为较高质量的菌体蛋白, 蛋白质品质也得到较大幅度的改进.秸秆经 白腐菌处理不仅营养成分有极大的提 高,而 且其pH值由未处理前的5.7降到4.0,呈愉快的 水果香味,同时由于大部分的木质素被降解 或破坏,秸秆 质地柔软,适口性明显改善; 可提高动物对饲料的消化, 并且已经突破了 秸秆仅用于反刍动物饲料的禁区, 对饲养猪、 鸡的实验效果已有报道.利用白腐真菌处理 秸秆能够快速、高质量地利用和转化秸秆资 源,扩大饲 料来源,减少环境污染
4
简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
总结及结尾
菌种及原理
①产生过氧化氢的氧化酶,即细胞内葡萄糖氧化酶和细胞 外乙二醛氧化酶。它们在分子 氧的参与下氧化相应底物激 活过氧化物酶,从而启动酶催化循环。
②合成对木质素降解起作用的细胞外酶, 即木素过氧化物 酶、锰过氧化物酶和漆酶 3 种触发启动一系列自由基链反 应,使木素结构中的苯环发生单 电子氧化反应形成阳离子 基团,而后发生一系列自发反应而降解。
木质素结构
3
简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
总结及结尾
菌种及原理
白腐菌属于担子菌纲,是少数的能选择性降解木质素的真 菌之一,因其腐生在树木或木 材上,引起木质白色腐烂而 得此名.目前,已研究的白腐菌有:黄孢原毛平革菌、彩 绒革盖菌、变色栓菌、射脉菌、凤 尾菇、杂色云芝、糙皮 侧耳、朱红密孔菌等。黄孢原毛平革菌已成为研究木质素 降解的模式株。白腐菌所分泌的木质素降解酶主要有 3 种, 即木质素过氧化酶、锰过氧化物酶和漆酶。
总结及结尾
12
简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
应用
堆肥
堆肥是利用各种微生物的发酵处理生物 来源的有机物(如秸秆,林业废弃物,城 市固体垃圾等)使之生成有 机肥料的一种资源化方法。传统上曾使 用高温堆肥的办法使秸秆转化为有机肥 料,但这些操作劳动强度大。以白腐菌 为代表的木质素降解微生物为秸秆的快 速腐熟提供了理论依据。 随着对木质素 降解机理认识的深入,白腐菌在生物制 浆、生物漂白、染料脱色、木质素转化、 食品饮料、 饲料原料以及废水、废物处 理等方面将发挥重要作用。
总结及结尾 11
简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
应用
生物制浆
白腐菌的木素降解酶类能选择分解 植物秸秆中的木质素,使得生物制 浆成为可能.生物制浆是直接利用 微 生物降解纤维原料中的木质素, 分离出纤维,使之成为纸浆.这种 方法不仅能节约能耗,改善纸张的 物理性 能,还能减少污染,保护环 境,应用前景广阔
5
简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
木质素降解酶系
总结及结尾
6
简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
木质素降解酶系
总结及结尾
木素过氧化物酶(LiP)是由 Tien 等于 1983 年在黄孢原毛平革菌中 发现的,随后的研究发 现大部分白腐菌在木素降解条件下都能
分泌这种酶,是迄今为止研究的最清楚的木素降解酶,在天然 木质素和 环境污染物小分子的降解过程中 LiP 起关键作用。 LiP 是一类含有血红素辅基的同工酶,分子中有 10 条长的蛋白质单 链,一条短的单链。LiP 作为生物催化剂,能够催化苯酚、芳香 胺、芳香醚及多环芳香化合物,通过多个反应步骤氧化木质素
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简介
菌种及原理 木质素降解酶系
应用
总结及结尾
菌种及原理
木质素是由苯丙烷单元通过醚键和碳碳键连接而成的聚酚 类三维网状高分子化合物。木质素由于具有各种 生物学稳
定的复杂键型而不易被微生物降解。如何高效利用木质纤 维素原料其关键在于有效降解包裹在纤维素 晶体外面的木
质素以及半纤维素,从而增加纤维素表面积,使纤维素易 于降解,从而生成可发酵性糖。