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印染废水通常排放量较大,其中残余多种结构复杂的染料,可生化性差,属于难降解的工业废水之一。目前用于降解偶氮染料的微生物有细菌、藻类和真菌,其中真菌具有发达的酶系统和较强的适应性,降解染料的能力强且产物毒性较小,应用前景广阔。由于真菌的比表面积较大在去除染料的过程中往往发生吸附与降解两种作用,不同微生物对染料的吸附与降解能力差异较大。为了深入研究真菌对媒介黄1的降解能力及机理,本文以曲霉Aspergillus sp.TS-A作为目标菌株简称TS-A,研究TS-A在脱色过程中菌体与胞外酶(锰过氧化物酶MnP、木质素过氧化物酶LiP和漆酶Lac)在不同外界环境条件下吸附与降解的作用,并研究重组脱色酶MnP、LiP和Lac对染料的作用机理。由此得出如下的结果:(1)脱色途径的研究:在媒介黄1溶液中,分别以TS-A胞外酶、活菌体、灭活菌体和粉末菌体作为脱色体系,分别在不同接触时间,染料浓度和pH值的条件下研究两种体系的脱色能力,以原菌液脱色率为对比。实验结果显示胞外酶对染料的最高脱色率为72.3%;粉末菌体能在30 min基本达到吸附平衡(去除率为44.2%),对媒介黄1的去除率高于活菌体(18.82%)和灭活菌体(30.6%),菌体的吸附模型符合Langmuir等温线方程和拟二级动力学模型。胞外酶在降解体系中经过UV-Vis和FTIR光谱分析表明媒介黄1已被降解,在弱酸性条件下TS-A在脱色过程中主要以胞外酶降解为主。(2)构建重组脱色酶:根据NCBI报道的MnP、LiP和Lac的基因序列,分别设计引物对三种氧化酶进行基因克隆。实验结果显示MnP的编码序列为1134 bp,LiP为1119 bp,Lac为1827 bp。将三个酶基因分别克隆至表达载体pPIC9K中,成功构建重组表达载体pPIC9K-MnP,pPIC9K-LiP和pPIC9K-Lac。分别转入毕赤酵母GS115中诱导表达,得到稳定的转化子GS115/MnP,GS115/LiP和GS115/Lac。工程菌在发酵第5天时重组脱色酶MnP和LiP的比酶活为390 U/mg和385U/mg,Lac较低能达到200 U/mg以上,说明构建的三株工程菌均能表达出有活性的重组酶。重组脱色酶MnP,重组酶Lac和重组酶LiP对温度、pH和金属离子有较好的耐受性。(3)重组酶的性能研究:在96 h时重组菌GS115/Lac,GS115/MnP和GS115/LiP对50 mg/L媒介黄1的降解率分别达到51%,41%和40%左右,其中工程菌GS115/Lac对染料负荷的耐受性最强;0.4 mM Mn2+和0.2 mM H2O2对GS115/MnP降解染料有促进作用;0.3 mM H2O2对GS115/LiP降解促进作用明显;Cu2+对GS115/Lac有很强的抑制作用。重组脱色酶能够降解不同结构的染料,降解媒介黄1时主要以MnP为主,这与原始Aspergillus sp.TS-A胞外酶中以MnP为主要降解酶的结果一致;降解蒽醌类分散蓝和三苯甲烷类染料结晶紫时主要以LiP和MnP为主。媒介黄1染料的中间代谢产物通过GC-MS分析显示,MnP可以将染料降解为三甲基丁醇等小分子物质;Lac降解的最终产物为二甲基丙酸和二甲基丁酸等小分子物质,说明木质素氧化酶可以降低染料的毒性。