黄孢原毛平革菌对邻苯二甲酸二甲酯的降解机理研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:saarelff
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邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate,DMP)是工业中最重要和最广泛的PAEs之一,由于它不与主体聚合物发生化学结合,因此,易于从塑料中浸出进入环境中,通过食物链进入哺乳动物体内,危害生物健康。目前,降解DMP的主要方法有光化学氧化法、预氧化法和生物降解法。由于生物降解法具有低能耗、低成本和可忽略的二次污染等优势,已成为有机化合物污染环境修复的热点选择。白腐真菌由于具有特殊的酶系统和较大的比表面积,因此可以彻底降解多种难降解有机污染物。鉴于此,本课题将黄孢原毛平革菌(Phanerochaete Chrysosporium)作为白腐真菌的代表,以邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate,DMP)为目标污染物,系统探究了黄孢原毛平革菌对DMP的最佳降解条件、不同环境因素下过氧化物酶的变化、降解产物及机理的分析。主要研究内容如下:(1)单因素实验确定黄孢菌降解DMP的最佳反应条件。确定Tien and Krik培养基作为培养黄孢菌时的液体培养基,选用孢子生长3 d成为菌球后再投加污染物的方式作为后续实验的污染物投加方式。T=30℃、pH=5.6、初始DMP浓度为10 mg/L时,反应7后降解效率达到75%,而此空白对照和吸附对照的降解效率远小于20%,这说明DMP的消失是由于生物的降解而不是吸附。优化反应条件:当体系中葡萄糖浓度为5 mg/L时,降解效率能达到95%。当体系中加入20μg/L H2O2或者27 mg/L Mn2+,都能使DMP的降解效率显著提升达到100%。(2)不同环境因素下过氧化物酶的变化。发现在10 mg/L DMP的胁迫下,整个反应阶段,MnP、LiP活性均高于对照组(仅有黄孢菌)中MnP、LiP活性,这说明DMP的存在刺激了黄孢菌分泌MnP、LiP。在黄孢菌/DMP/Mn2+共存的体系中,MnP酶的活性均高于黄孢菌/DMP共存体系下黄孢菌分泌的MnP活性而LiP活性降低。这说明了Mn2+能够促进黄孢菌分泌更多的MnP,但对于LiP的产生有抑制作用。另外,实验还发现体系中加入适量的H2O2,可以促进黄孢菌分泌LiP。酶降解实验表明,胞外酶能够较好的降解DMP,确定了黄孢菌胞外酶降解DMP的最佳降解条件是:初始pH为5.6,DMP初始浓度为1 mg/L,此时DMP的降解效率为52%。(3)傅里叶变换红外光谱确定菌体表面主要官能团。在DMP的生物降解过程中,黄孢原毛平革菌中的羧基、羟基等官能团发挥着重要作用。检测到水杨酸、邻苯二甲酸单甲酯等物质,推测了3条黄孢原毛平革菌对DMP的降解路径:(a)侧链缩合成环(b)苯环开环(c)甲基化。
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