一株黄杆菌及其粗酶液对芘降解的动力学特征研究

实验研究了一株黄杆菌FCN2对芘降解的动力学特性,以及该菌株对芘的好氧氧化具有催化作用的酶的分布特征、芘在胞内酶存在下酶促降解的动力学特征.研究结果表明,本实验室经驯化、筛选、分离所得的FCN2菌株对芘有良好的降解性能;反应后10h内,降解反应近似表现为一级动力学特性,且随着芘初始浓度的增加,反应速度加快;当芘的初始浓度达到200mg·L-1时,菌体的降解活性被抑制;菌体的初始浓度越大,芘的降解转化速率越快;当菌量达到3.0×108CFUs·mL-1(CFUscolony-formingunits)时,芘的降解转化速度不再随着起始菌量的增加而增加.在本实验的好氧条件下,最适初始菌量为1.0×108～2.0×108CFUs·mL-1范围内.FCN2菌株对芘好氧降解起催化作用的活性酶为胞内酶,它对芘降解的催化作用迅速、有效,短时间内即达到分解平衡;胞内酶最适pH值为5,在pH5.0～6.0之间均有较高的催化活性;胞内酶最适温度为32℃,在30～50℃之间能保持较高的催化活性;粗提胞内酶催化芘的好氧降解过程中,米氏常数较小,为1×10-4mol·L-1,最大反应速率为2×10-6mol·L-1·min-1,说明酶与芘的亲和力大.

金属离子对多环芳烃酶促降解的影响作用

采用超声波细胞破碎仪破碎获得胞内酶、紫外分光光度法测定多环芳烃含量的方法研究了黄杆菌FCN2产生的胞内酶对多环芳烃蒽、菲、芘的酶促降解作用并对影响酶促降解的主要条件(pH、温度、金属离子的激活作用)进行了优化。研究结果表明:(1)对影响多环芳烃酶促降解的条件进行了优化。当pH为6、温度为32℃时,胞内酶粗酶液对多环芳烃蒽、菲、芘的降解效果最好。(2)在pH为6、最佳温度为32℃时,研究了Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+6种金属离子对胞内酶粗酶液降解活性的影响作用。研究结果表明,Ca2+、Cu2+两种金属离子对蒽、菲、芘的酶促降解都可起到激活作用。Ca2+对胞内酶酶促降解不同底物的激活作用最为明显;当向体系中加入的Ca2+为0.5mmol·L-1时,蒽、菲、芘的去除率可分别提高为不加金属离子时的1.34倍、1.59倍、1.84倍。(3)通过测定米氏常数发现,当不加金属离子时,以蒽、菲、芘为底物时粗酶液的米氏常数值分别为2.69×10--4、4.28×10--4、3.56×10--4mol·L-1;加入0.5mmol·L-1 Ca2+时的米氏常数值分别为1.54×10--4、3.58×10--4、2.46×10--4mol·L-1,说明金属离子的加入增大了粗酶液与底物的亲和力,因此使得加入金属离子时蒽、菲、芘的去除率显著提高。