产红青霉菌对脲醛树脂的降解机制

[目的]每年有30多万吨脲醛用做树脂、粘合剂和绝缘材料,由于其降解持久性,此类物质废弃后对环境造成广泛的损害。本研究以产红青霉菌(Penicillium rubens 23229)为对象,研究其对脲醛树脂(UF)的降解过程和降解酶的性质。[方法]用X-射线衍射(XRD)和失重率评价P.rubens 23229及其酶的降解能力,通过液相-质谱联用(LC-MS)分析降解过程中间代谢产物,应用凝胶色谱柱对降解酶进行纯化。[结果]P.rubens 23229作用于UF,30 d后,材料失重率(降解率)为35%,结晶度由26.21%提升至29.44%,经计算得出,降解的35%包括UF结晶区7%,非结晶区28%;从菌种和脲醛共培养液中得到P.rubens 23229脲醛降解粗酶液,其最适作用温度为50℃,最适pH为4.0,LC-MS结果表明该粗酶液在降解过程中,首先将高分子UF主链降解,形成四甲基五脲、三甲基四脲等短链中间代谢物,然后进一步分解中间代谢产物为二氧化碳以及甲醛等终产物,降解作用位点包括脲醛主链中亚甲基与尿素间的C-N、酰胺键等。进一步对比了P.rubens 23229粗酶液与商业脲酶、蛋白酶对UF的降解能力,发现蛋白酶几乎无降解效果,脲酶有一定降解能力,但显著低于P.rubens 23229粗酶液。粗酶经纯化后降解效率提高28倍,凝胶渗透色谱(GPC)显示出分子量为6.89 kD和220.83 kD的2个峰,对应前面降解过程分析,说明降解过程包含主链降解酶和中间代谢物降解酶至少2种酶的复合体系共同发挥作用。[结论]P.rubens 23229脲醛降解酶由主链降解酶和中间代谢物降解酶共同组成,其中包含脲酶作用类似的酶,但降解主链的酶与已有蛋白酶作用方式不同,其具体的组成与性质有待于进一步研究。本研究对UF的生物降解具有一定的参考价值。

脲醛树脂胶粘剂晶体结构及其向非晶体转化研究进展

在木材行业中,脲醛树脂是用量最大、应用最广泛的胶粘剂,但是脲醛树脂中的甲醛挥发会对人们的居住环境造成巨大危害。一种简单有效地减少甲醛排放的方法是合成低甲醛/尿素物质的量之比的脲醛树脂。然而,低物质的量之比的脲醛树脂在固化状态下会在线性分子之间形成强烈氢键,从而形成大量的结晶区,进一步使树脂的粘接性变差。本文介绍了近年来通过阻断氢键将结晶脲醛树脂转化为非晶态聚合物的研究进展,实现了提高树脂粘接性的同时降低甲醛挥发量的目的。

高分子脲醛缓释肥料降解菌的筛选及降解酶性质初探

为从生物降解角度研究高分子脲醛缓释肥料,以含氮、磷、钾的高分子脲醛缓释肥料(PSRF)为唯一碳源和氮源设计筛选培养基,从连续施用PSRF 2年的土壤中分离和筛选高分子脲醛肥料降解菌,并利用形态学、ITS基因序列鉴定和系统发育分析方法对筛选的菌种进行鉴定;同时,应用SEM、激光粒度分布、乙酰丙酮分光光度法和钼酸铵分光光度法,检测其对100℃超声处理后的抗热解不溶性大分子PSRF(rPSRF)的降解效果。结果如下:筛选得到1株高分子脲醛肥料降解菌,经形态学和ITS鉴定为产红青霉菌Penicillium rubens,保藏号CGMCC23229(P.rubens 23229);SEM与激光粒度分布结果表明,与rPSRF共培养期间,P.rubens 23229可以在rPSRF肥料中附着生长并将其从致密大块颗粒结构降解为小块以及更小的碎屑;降解过程中溶液磷含量从0μg/mL增加到21.52μg/mL,甲醛含量从0μg/mL增加到0.213mg/mL,与对照相比差异显著;此外,P.rubens 23229在含诱导物PSRF的筛选培养基中培养后,其除菌发酵液可降解rPSRF,说明P.rubens 23229产生的降解酶为胞外酶,受PSRF诱导产生。本研究可为高分子脲醛肥料的生物降解途径及应用提供参考。