Paraconiothyrium variabile GHJ-4产漆酶发酵培养基优化及酶学性质研究

为了提高木质素降解子囊菌Paraconiothyrium variabile GHJ-4产漆酶的能力,采用响应面分析法优化其产酶培养基。最优的发酵培养基组成为:麸皮30 g·L^(-1),可溶性淀粉58.08 g·L^(-1),牛肉浸膏3.39 g·L^(-1),NaNO_3 1 g·L^(-1),KH_2PO_4 3 g·L^(-1),CuSO_4 0.554 g·L^(-1)。采用该优化培养基,GHJ-4菌株的漆酶酶活达到410.04 U·m L^(-1),比优化前提高9.5倍。以愈创木酚为底物,该菌株纯化漆酶的最适反应温度为50°C,最适反应pH为5.0,米氏常数Km为62.07μmol·L^(-1),最大反应速度Vmax为68.97 mmol·(L·min)-1;该漆酶在55°C以下、pH3.5~6.5的范围内较为稳定,Cu^(2+)、Mg^(2+)、Zn^(2+)对漆酶酶活有明显促进作用,而Hg^(2+)、Fe3+、Ag+对漆酶酶活有显著抑制作用。结果表明,Paraconiothyrium variabile GHJ-4是一株高效的漆酶产生菌株,具有潜在的工业化应用前景。

响应面法优化Paraconiothyrium variabile GHJ-4产漆酶发酵条件

为提高子囊菌Paraconiothyrium variabile GHJ-4产漆酶的能力,采用响应面法对其发酵条件进行优化.首先用Plackett-Burman法筛选出4个影响较大的重要因素,分别为:接种量(X1)、培养时间(X2)、装样量(X3)和转速(X4).继而采用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,并结合中心组合试验以及响应面分析,建立了以漆酶酶活为响应值的二次回归方程模型,即Y=698.72–13.64X1+3.46X2+25.45X3–11.64X4+44.94X1X3+0.31X2X3+23.14X2X4–19.55X3X4–44.65X12–45.07X22–36.52X32–21.60X42.从中获得最优的发酵条件:接种量6.43%(φ),温度28℃,初始pH 4,培养时间182 h,装液量72.5 mL,转速157 r/min,种龄96 h.采用该发酵条件,供试菌株的漆酶酶活达到710.44 U/mL,较优化前漆酶的产量提高了1.73倍,其试验值与预测值基本相符,说明预测模型可靠性高,可应用于漆酶发酵条件的优化.

A novel bioremediation strategy for petroleum hydrocarbon pollutants using salt tolerant Corynebacterium variabile HRJ4 and biochar

The present work aimed to develop a novel strategy to bioremediate the petroleum hydrocarbon contaminants in the environment.Salt tolerant bacterium was isolated from Dagang oilfield,China and identified as Corynebacterium variabile HRJ4 based on 16 S r RNA gene sequence analysis.The bacterium had a high salt tolerant capability and biochar was developed as carrier for the bacterium.The bacteria with biochar were most effective in degradation of n-alkanes（C16,C18,C19,C26,C28） and polycyclic aromatic hydrocarbons（NAP,PYR） mixture.The result demonstrated that immobilization of C.variabile HRJ4 with biochar showed higher degradation of total petroleum hydrocarbons（THPs） up to 78.9%after 7-day of incubation as compared to the free leaving bacteria.The approach of this study will be helpful in clean-up of petroleum-contamination in the environments through bioremediation process using eco-friendly and cost effective materials like biochar.

Paraconiothyium variable GHJ-4木质素降解酶的酶学性质

【目的】研究木质素降解子囊菌Paraconiothyrium variabile GHJ-4分泌的漆酶(laccase)、锰过氧化物酶(MnP)和木质素过氧化物酶(LiP)3种木质素降解酶的酶活性变化规律及其酶学性质,为利用该菌株进行木质素降解酶的工业化生产和应用提供依据。【方法】分别以愈创木酚、2,6-二甲基苯酚和黎芦醇为底物测定laccase,MnP和LiP的酶活性,研究3种酶的最适反应温度和pH、温度和pH稳定性及金属离子对其活性的影响。【结果】GHJ-4菌株发酵18,15和21天后,分别获得laccase,MnP和LiP最高酶活为1 390.3,30.3和52.5 U·mL^(-1)。laccase的最适反应温度为55℃左右,最适反应pH为5.5左右,在55℃以下、pH 4.0~7.0的范围内较为稳定;MnP的最适反应温度为60℃左右,最适反应pH为5.0左右,在55℃以下、pH 4.0~9.0的范围内较为稳定;LiP的最适反应温度为40℃左右,最适反应pH为3.0左右,在40℃以下、pH 2.0~4.0的范围内较为稳定。Mg^(2+),Zn^(2+),Cu^(2+),K^+对laccase起促进作用,Na^+和Zn^(2+)对LiP起促进作用,Mn^(2+)对MnP起激活作用,而Fe^(3+),Ca^(2+),Pb^(2+),Co^(2+),Al^(3+)对3种酶均起抑制作用,其中尤以5 mmol·L^(-1)Fe^(3+)对3种酶的抑制作用最强。【结论】温度、pH及金属离子对Paraconiothyrium variabile GHJ-4 3种木质素降解酶的酶学特性均有着不同程度的影响。