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蜜环菌漆酶对蒽醌类染料脱色条件的优化分析

来源:印染在线 发布时间:2015年02月06日

 

目前全世界每年约产染料70万t,我国年产量已达15万t,这其中约有10%~15%排放到环境中[1].且有些染料残留可能致畸变或癌变,严重威胁人类生存环境[2].染料废水通常通过物理或化学方法处理,包括吸附、光催化、膜过滤等,物理化学处理法虽然对废水色度去除率较高,但COD去除率较低,且存在处理费用高、可能引起二次污染等问题[3~4].因此寻找清洁环保的染料降解脱色技术是目前一项迫切的任务.

漆酶(Laccase,EC1.10.3.2)是一类可降解木质素的含铜多酚氧化酶,漆酶能促进木质素及其前体物质分子或前体物质分子类似物等环境污染物的降解,在纸浆生物漂白、染料的脱色及其废水净化、污染物质脱毒与降解等方面有着巨大的应用潜力[5].

采用漆酶直接对染料进行脱色降解,以及利用漆酶介体系统,漆酶染料中间体和固定化漆酶对染料降解的研究已引起了国内外的广泛关注并取得了较好的脱色降解效果[6~11].蜜环菌是一种重要的药用真菌,也是一种木腐菌,有较强的木质素分解能力,蜜环菌的木质素分解能力与其代谢过程中合成的木质素相关分解酶有关,对蜜环菌的前期发酵研究表明,蜜环菌在次级生长代谢阶段能合成一定量的胞外漆酶,蜜环菌漆酶具有较好的热稳定性,使该酶在多酚类化合物脱毒转化和印染废水脱色降解等环境保护中具有潜在应用价值[12].目前对蜜环菌漆酶及其应用方面的研究较少,本研究从蜜环菌漆酶的应用入手,主要分析了蜜环菌粗漆酶液对印染工业中的2种常见蒽醌类染料:活性艳蓝KN-R和活性艳蓝X-BR进行脱色研究,优化其脱色降解条件,以期为蜜环菌漆酶在印染废水脱色净化方面的应用奠定基础.

1·材料与方法

1.1菌株与试剂

蜜环菌(Amillariella mellea)购自中国科学院微生物研究所,活性艳蓝KN-R和活性艳蓝X-BR购自浙江闰土股份有限公司,其它试剂均为国产分析纯.

1.2培养基

固体种子培养基:综合马铃薯培养基(CPDA)(g·L-1):葡萄糖20 g,新鲜土豆200 g(煮沸30 min取滤液),KH2PO4 3 g,MgSO4·7H2O 1.5 g,VB110mg,水1 000 mL,pH自然.基础产酶培养基[13](质量分数,有小部分调整):葡萄糖2%,蛋白胨0.2%,MgSO4·7H2O0.15%,KH2PO4 0.3%,CaCl20.001%,VB10.001%,微量元素80 mL.微量元素混合液组成[14]:氨基乙酸7.8×10-3mol,MgSO4·7H2O 1.2×10-2mol,MnSO4·H2O 2.9×10-3mol,NaCl 1.7×10-2 mol,FeSO4·7H2O 3.59×10-4mol,CoCl27.75×10-4mol,CaCl2·2H2O 9.0×10-4mol,ZnSO4·7H2O 3.48×10-4mol,CuSO4·5H2 O 4×10-5mol,KAl(SO4)2·12H2O 2.1×10-5mol,HBO31.6×10-4mol,NaMnO44.1×10-5mol.

1.3粗酶液的的制备

取产酶高峰期的发酵液,于4 000 r·min-1常温离心15 min,上清液即为漆酶粗提液.

1.4漆酶酶活的测定[15]

以愈创木酚为底物,4 mL 50 mmol·L-1(含1mmo·lL-1愈创木酚)琥珀酸钠缓冲液(pH4.5),加入1 mL酶样液,混合均匀后置于30℃水浴保温反应30 min,于465 nm处测光吸收值.定义每min氧化1μmol愈创木酚的酶量为一个酶活力单位.

1.5活性艳蓝KN-R和活性艳蓝X-BR吸收光谱的测定

用蒸馏水把活性艳蓝KN-R和活性艳蓝X-BR配成2 g·L-1的母液,测定时将溶液稀释到线性范围内,以蒸馏水为参比,进行光谱扫描活性艳蓝KN-R的最大吸收峰在592 nm处(图1),活性艳蓝X-BR的最大吸收峰在600 nm(图2).

 

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