造纸工业用菌株的选育和相关酶的研究及应用

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采用固体平板法分离纯化得到多株白腐菌菌株。通过分析不同白腐菌的产酶特性,选育得到了可高产纤维二糖脱氢酶(CDH)的菌株W14和高产漆酶的菌株LZ-8。初步研究表明菌株W14产CDH的最佳碳源和氮源分别为棉花和尿素。利用优化后的碳源和氮源,菌株W14发酵第17天时,酶活达到208.4 U/L,达到国内外报道的较高水平。菌株LZ-8具有较高的产漆酶能力,并具有生长迅速、产酶周期较短等特点,具有良好的开发价值。 对菌株LZ-8产漆酶的最适培养基组成和最佳培养条件进行了优化。表明菌株LZ-8产漆酶时,最佳的碳源和氮源分别是土豆和豆饼粉。培养基中加入表面活性剂PEG4000以及同时添加Cu2+和Mn2+时均有利于促进漆酶产生。菌株LZ-8较佳的产漆酶培养基为(单位:L-):土豆150g;豆饼粉10g;NaH2PO4 1.5g;K2HPO4 3g;MgSO4.7H2O 0.2g;PEG4000 3g;CuSO4·5H2O 0.0025g;MnSO4.H2O 0.05mg;NaCl0.1g;CaCl2 0.01g;VA 1g;pH 6.0-7.0。较佳的培养条件为:300ml三角瓶装80ml培养基,30℃,150rpm条件下培养。采用优化后的培养基和培养条件,在第9天时漆酶酶活达到10.86 U/ml,是优化前酶活的9.74倍。 对LZ-8所产漆酶粗酶液的酶学性质进行了初步研究。结果表明,其较适宜的缓冲体系为柠檬酸-柠檬酸钠缓冲体系,最适pH值和最适温度分别为pH 4和40℃。在pH值3-9和30℃~40℃的范围内,该漆酶有较好的稳定性。缓冲液中加入Ag+或Zn2+可以显著提高LZ-8漆酶的酶活,但Fe2+和Fe3+对漆酶酶活有明显的抑制作用。 以不同浓度的造纸中段废水为底物,采用逐级驯化定向选育方法,从上述分离的菌株和实验室保藏的菌株中,筛选出了抗造纸中段废水毒性的优良菌株。利用其中的多株菌株处理造纸中段废水,均可以降低废水的COD含量,但对废水色度的影响有所不同。其中选育的菌株Z-1和白腐菌L02可直接应用于造纸废水处理,在有效降低废水COD含量的同时,也有效地降低了废水的色度和pH值。例如,采用菌株Z-1处理造纸中段废水,处理4天后,废水色度降低82.61%,处理6天,COD含量降低63.44%,废水pH值从中性下降到pH 2左右的水平;菌株L02处理可使中段废水COD含量降低84%以上,废水的色度降低93%以上。采用白腐菌L02处理造纸废水(包括中段废水和次氯酸盐漂白废水)时,处理工艺条件如处理时间和温度、废水的初始pH值和浓度、通氧量等对最终的处理效果将产生一定的影响,因此,在应用时需要在处理成本和处理效果之间进行综合考虑。
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