云芝漆酶的生產(chǎn)及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、漆酶是一種多功能氧化還原酶，具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)云芝(Coriolus versicolor)漆酶的發(fā)酵生產(chǎn)、漆酶的催化特性以及漆酶在牛仔布(服)生物整理方面的應(yīng)用等進(jìn)行了深入研究，主要結(jié)果如下： 在液體深層發(fā)酵條件下，對(duì)云芝菌產(chǎn)漆酶的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，木質(zhì)纖維廢棄物木糖渣可用作云芝菌產(chǎn)漆酶的碳源，其適宜濃度為20.00g/L；在云芝菌的發(fā)酵進(jìn)程中，前期主要為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，產(chǎn)酶高峰出現(xiàn)在發(fā)酵后期。在培養(yǎng)基中

2、添加10.00g/L葡萄糖可以促進(jìn)菌種的前期生長(zhǎng)，有利于發(fā)酵后期漆酶的分泌合成；產(chǎn)酶培養(yǎng)基的C/N對(duì)漆酶的產(chǎn)生有重要影響，適宜的C/N為20；培養(yǎng)基中添加0.10mmol/L的Cu<'2+>有利于漆酶的生成；維生素C對(duì)漆酶的生產(chǎn)有明顯的促進(jìn)作用，其適宜濃度為1.50mmol/L，該研究結(jié)果對(duì)于提高漆酶的發(fā)酵產(chǎn)率具有重要作用，國(guó)內(nèi)外至今尚未見到相同的研究報(bào)道；在3.7L自控式發(fā)酵罐中的產(chǎn)酶試驗(yàn)結(jié)果表明：通氣量和轉(zhuǎn)速是影響漆酶形成的重要因子

3、，其適宜條件分別為0.75vvm和300r/min。發(fā)酵144h，漆酶活力可高達(dá)4948.40IU/mL，遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道值。 利用云芝菌自絮凝菌絲球在自制的流化床生物反應(yīng)器中分批發(fā)酵產(chǎn)漆酶，確立了適宜的工藝參數(shù)為：菌絲球直徑3mm、菌絲球與發(fā)酵液的比例為15％、通氣量0.10vvm。在發(fā)酵液中添加100mg/L苯酚可使漆酶酶活力提高2.10倍。利用流化床生物反應(yīng)器重復(fù)分批發(fā)酵產(chǎn)漆酶，連續(xù)工作20天以上，漆酶平均產(chǎn)率可達(dá)2.

4、32×10<'4>IU/L·h<'-1>。流化床生物反應(yīng)器動(dòng)力消耗少、反應(yīng)器內(nèi)流化狀態(tài)穩(wěn)定、菌絲球可重復(fù)使用、產(chǎn)品易于分離純化、其發(fā)酵進(jìn)程易于自動(dòng)化，顯示了明顯的優(yōu)越性。 對(duì)云芝菌產(chǎn)漆酶的固態(tài)發(fā)酵工藝進(jìn)行了研究，分別采用木屑、甘蔗渣、玉米芯、稻草、木糖渣和玉米皮等廉價(jià)的植物纖維原料固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)漆酶，發(fā)現(xiàn)玉米皮的產(chǎn)酶結(jié)果最佳。當(dāng)玉米皮和麩皮的比例為6：4，培養(yǎng)基含水量65％，接種量10％，培養(yǎng)溫度30℃，固態(tài)發(fā)酵10d漆酶活力可達(dá)到

5、1.51×10<'5>IU/g干曲。由于原料成本低、酶活力高，該研究結(jié)果對(duì)于減少產(chǎn)酶成本、實(shí)現(xiàn)漆酶的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。 對(duì)云芝菌漆酶的催化特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，云芝漆酶的最適溫度和最適pH值分別為55℃和4.5，該酶在40℃以下、pH 5～6范圍內(nèi)較為穩(wěn)定；以2，2’-連氮-雙-(3-乙基苯并噻吡咯啉-6-磺酸)(簡(jiǎn)稱ABTS)為底物時(shí)，動(dòng)力學(xué)參數(shù)Km和Vmax分別為0.01 3mmol/L和948.0mmol/

6、L·min<'-1>；適量Cu<'2+>對(duì)云芝漆酶活性有明顯的促進(jìn)作用，添加1 mmol/L，Cu<'2+>時(shí)酶活可提高22％；適量Na<,2>SO<,4>能明顯提高云芝漆酶的儲(chǔ)藏穩(wěn)定性，當(dāng)添加4％Na<,2>SO<,4>后于30℃下保存15天時(shí)，漆酶的酶活保存率達(dá)88.3％(對(duì)照組只有72.5％)。對(duì)云芝漆酶脫色降解靛藍(lán)染料的研究表明：在不添加介體的情況下，漆酶無法直接作用靛藍(lán)；當(dāng)以1-羥基苯并三唑(簡(jiǎn)稱HBT)為介體時(shí)，在溫度50℃

7、，pH 4.5，靛藍(lán)濃度100mg/L，介體HBT用量0.1％，漆酶用量100 IU條件下作用40 min時(shí)，靛藍(lán)脫色率達(dá)到96.5％。這一結(jié)果顯示，漆酶在牛仔服的生物整理及染整廢水的脫色凈化處理中具有良好的應(yīng)用前景。在常規(guī)的牛仔布酶促水洗整理工藝中，酸性纖維素酶除毛效果好、剝色明顯，但靛藍(lán)染料對(duì)牛仔布的返沾色較重。采用漆酶與酸性纖維素酶協(xié)同水洗時(shí)，則可以顯著減少返沾色：當(dāng)漆酶用量為5.0g/kg牛仔布、酸性纖維素酶和漆酶協(xié)同水洗60

8、min時(shí)，牛仔布的返染程度減少了83％；而當(dāng)分別添加酸性纖維素酶和漆酶進(jìn)行協(xié)同水洗時(shí)，不僅可以進(jìn)一步縮短水洗時(shí)間(只需30 min)，而且還可以減少漆酶用量，每千克牛仔布只需添加2.5 g漆酶便可使靛藍(lán)的返染程度減少80％以上。牛仔布水洗整理的工廠放大試驗(yàn)顯示：漆酶與酸性纖維素酶協(xié)同作用，一方面可使牛仔布的返沾色顯著減弱，獲得獨(dú)特的“雪花”效果；另一方面還可使工廠廢水中的靛藍(lán)含量顯著減少，有利于環(huán)境保護(hù)。 本文在利用固定化云芝菌