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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 靈芝漆酶催化陽離子紅2GL脫色的研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 真菌漆酶在紡織物染料脫色及其廢水凈化等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。陽離子紅2GL是廣泛使用又難以處理的一種染料，現(xiàn)有的方法治理效果差。本研究首次系統(tǒng)優(yōu)化了靈芝漆酶催化陽離子紅2GL脫色的主要工藝參數(shù)，結(jié)果如下：所試漆酶的最適pH、溫度、ABTS用量、漆酶用量和染料濃度分別是為4.5、20℃、0.083 mmol/L、10 U/ml和50mg/L。在所得的最優(yōu)條件下反應(yīng)30min，陽離子紅2GL的脫色率可達(dá)90.3%；反應(yīng)24h，脫色率達(dá)100.0%。
- 詳細(xì)介紹：
- 漆酶(Laccase, EC1.10.3.2)是一類含銅的多酚氧化酶，主要包括植物漆酶和真菌漆酶。真菌漆酶主要在木腐菌中發(fā)現(xiàn)，能促進(jìn)木質(zhì)素及其前體物質(zhì)分子或前體物質(zhì)分子類似物等許多環(huán)境污染物的降解，在紙漿生物漂白，染料的脫色及其廢水凈化，污染物質(zhì)脫毒與降解等方面有著巨大的應(yīng)用潛力。目前，采用漆酶催化染料脫色降解的研究已引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，能被漆酶催化降解的染料種類很多。然而，未見利用漆酶催化陽離子紅2GL脫色的研究報告，這可能與陽離子紅2GL難以處理，現(xiàn)有的方法治理效果差有關(guān)。 最近，本研究組選育得到一個高產(chǎn)漆酶的靈芝菌株，并利用所優(yōu)化的培養(yǎng)基搖瓶發(fā)酵，所得漆酶活性高達(dá)1000萬U/L（ABTS法），且該漆酶能在較廣的溫度和pH值范圍內(nèi)保持較高的活性。因此，該酶生產(chǎn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。因?yàn)椴煌瑏碓吹钠崦妇哂胁煌男再|(zhì)和不同的底物專一性，所以探究該漆酶在染料的脫色及廢水處理等方面的應(yīng)用前景十分必要。 本研究將通過單因子實(shí)驗(yàn)方法，對靈芝漆酶催化陽離子紅2GL脫色的參數(shù)如pH值、溫度、ABTS與靈芝漆酶用量配比、反應(yīng)時間和染料濃度等進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，結(jié)果如下：所試漆酶的最適pH、溫度、ABTS用量、漆酶用量和染料濃度分別是為4.5、20℃、0.083 mmol/L、10 U/ml和50mg/L。在所得的最優(yōu)條件下反應(yīng)30min，陽離子紅2GL的脫色率可達(dá)90.3%；反應(yīng)24h，脫色率達(dá)100.0%。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：利用靈芝漆酶催化陽離子紅2GL脫色，開發(fā)該漆酶在紡織物脫色及其在印染廢水凈化方面的應(yīng)用潛能，加速該漆酶高產(chǎn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 基本思路：通過單因子實(shí)驗(yàn)方法，對靈芝漆酶催化陽離子紅2GL脫色的參數(shù)如pH值、溫度、反應(yīng)時間、ABTS用量、靈芝漆酶用量和染料濃度等進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 經(jīng)檢索國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，未見利用漆酶催化陽離子紅2GL脫色的研究報告。因此，本研究將為該酶在陽離子紅2GL脫色及其印染廢水凈化方面的應(yīng)用提供重要依據(jù)，具有良好的應(yīng)用前景。 目前，常用處理印染廢水的方法包括物理法、化學(xué)法和生物法。通過實(shí)驗(yàn)證明，物理法、化學(xué)法處理印染廢水有一定的效果，但存在費(fèi)用高，二次污染問題。本研究利用靈芝漆酶催化印染染料的降解，為解決上述問題找到新的途徑。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本文利用靈芝漆酶催化陽離子紅2GL脫色的研究，為該靈芝漆酶在印染染料及其廢水脫色方面的大規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，將加速該靈芝漆酶高產(chǎn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 真菌漆酶在紡織物染料脫色及其廢水凈化等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。陽離子紅2GL是廣泛使用又難以處理的一種染料，現(xiàn)有的方法治理效果差。本研究系統(tǒng)優(yōu)化了靈芝漆酶催化陽離子紅2GL脫色的主要工藝參數(shù)，結(jié)果如下：所試漆酶的最適pH、溫度、ABTS用量、漆酶用量和染料濃度分別是為4.5、20℃、0.083 mmol/L、10 U/ml和50mg/L。在所得的最優(yōu)條件下反應(yīng)30min，陽離子紅2GL的脫色率可達(dá)90.3%；反應(yīng)24h，脫色率達(dá)100.0%。
獲獎情況
- 本項(xiàng)目論文已投稿于《菌物學(xué)報》，并收到修改后發(fā)表的通知。 本項(xiàng)目于2008年12月榮獲第十一屆 “挑戰(zhàn)杯” 全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽—校賽“特等獎”。 本項(xiàng)目于2009年5月榮獲第十屆 “挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽—省賽“一等獎”。
鑒定結(jié)果
- 近年來，國內(nèi)外用漆酶催化染料的脫色率大都在90%以下。在本研究最優(yōu)條件下反應(yīng)0.5h，催化陽離子紅2GL的脫色率達(dá)90.3%，反應(yīng)24h，脫色率達(dá)100%。因此，本研究達(dá)到國內(nèi)外的先進(jìn)水平。
參考文獻(xiàn)
- [1] BALDRIAN P. Fungal laccases occurrence and properties. [2] RODRíGUEZ C S, TOCA H J L. Industrial and biotechnological applications of laccases. [3] WESENBERG D, KYRIAKIDES I, AGATHOS SN. White-rot fungi and their enzymes for the treatment of industrial dye effluents. [4] 吳坤，閔航，朱顯峰，等.雜色云芝漆酶的分離純化和酶學(xué)性質(zhì)研究. [5] HOU H, ZHOU J, WANG J, et al. Enhancement of laccase production by Pleurotus ostreatus and its use for the decolorization of anthraquinone dye. [6] 盧蓉，沈雪亮，夏黎明. 彩絨革蓋菌產(chǎn)漆酶及其對染料脫色的研究. [7] ZILLE A, GóRNACKA B, REHOREK A, et al. Degradation of azo dyes by Trametes villosa laccase over long periods of oxidative conditions. [8] 高恩麗，張樹江，夏黎明. 云芝菌發(fā)酵產(chǎn)漆酶及其對靛藍(lán)脫色的研究. [9] 李劍鳳，洪宇植，肖亞中. 栓菌420漆酶C基因的克隆、高效表達(dá)及重組酶的染料脫色潛能. [10] 侯紅漫，周集體，王竟，杜翠紅，嚴(yán)濱. 白腐菌糙皮側(cè)爾漆酶性質(zhì)及其對蒽醌染料脫色性能的研究.
同類課題研究水平概述
- 漆酶(Laccase, EC1.10.3.2)是一類含銅的多酚氧化酶，主要包括植物漆酶和真菌漆酶。真菌漆酶主要在木腐菌中發(fā)現(xiàn)，能促進(jìn)木質(zhì)素及其前體物質(zhì)分子或前體物質(zhì)分子類似物等許多環(huán)境污染物的降解，在紙漿生物漂白，染料的脫色及其廢水凈化，污染物質(zhì)脫毒與降解等方面有著巨大的應(yīng)用潛力。目前，采用漆酶催化染料脫色降解的研究已引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，能被漆酶催化降解的染料種類很多。然而，不同來源的漆酶具有不同的性質(zhì)和不同的底物專一性。 近年來，國內(nèi)有關(guān)漆酶催化染料的研究報告日趨增多，但脫色率大部分都在90%以下，其中彩絨革蓋菌漆酶催化酸性橙、云芝菌發(fā)酵產(chǎn)漆酶催化靛藍(lán)、栓菌420漆酶催化酸性品紅和酸性紫、白腐菌糙皮側(cè)爾漆酶催化活性艷藍(lán)KN-R、以及優(yōu)化彩絨革蓋菌產(chǎn)漆酶催化依利尼爾蘭和尼龍山紅的脫色率在90%左右。 經(jīng)檢索國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)，未見關(guān)于利用漆酶催化陽離子紅2GL脫色的研究報告，這可能與陽離子紅2GL難以處理，現(xiàn)有的方法治理效果差有關(guān)。本研究采用自主篩選的靈芝漆酶對陽離子紅2GL進(jìn)行了催化脫色實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)優(yōu)化了脫色反應(yīng)的主要工藝參數(shù)。在組合的最優(yōu)條件下，即所試漆酶在pH4.5，20℃，0.083 mmol/LABTS，10 U/ml漆酶和50mg/L陽離子紅2GL的條件下，催化反應(yīng)30min，脫色率可達(dá)90.3%，反應(yīng)24h，完全脫色。因此，研究達(dá)到國內(nèi)同類研究的先進(jìn)水平。
