一種降解酶及其固定化酶對(duì)莠去津降解特性研究.pdf

1、本文以莠去津作為主要的研究對(duì)象，對(duì)莠去津的氣相色譜測(cè)定方法，莠去津降解酶的提取，固定化酶的制備以及降解酶和固定化酶的特性進(jìn)行了研究，并對(duì)降解酶和固定化酶在消除生產(chǎn)廢水中莠去津的應(yīng)用前景進(jìn)行了初步的探討。主要內(nèi)容如下： 1.介紹了莠去津的理化性質(zhì)、國(guó)內(nèi)外應(yīng)用概況，以及由于其廣泛應(yīng)用所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題；在對(duì)前人工作總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)莠去津在環(huán)境介質(zhì)中的殘留動(dòng)態(tài)、降解代謝、生態(tài)毒理、污染治理措施以及生物修復(fù)技術(shù)—酶的固定化進(jìn)行了

2、全面系統(tǒng)的綜述，進(jìn)而提出了作者要研究的問(wèn)題。 2.分別測(cè)定了降解菌HB-5的無(wú)細(xì)胞培養(yǎng)液、細(xì)胞粗酶提取液等對(duì)莠去津的降解能力，從而對(duì)莠去津降解酶進(jìn)行定位。研究證明，對(duì)莠去津的降解主要是胞內(nèi)酶在起作用。從高效降解菌HB-5中提取到的降解酶，在不含有莠去津的培養(yǎng)基中連續(xù)轉(zhuǎn)接7次，會(huì)逐漸喪失對(duì)莠去津的降解代謝活性，由此判斷該降解酶不是組成酶，而是誘導(dǎo)酶。 3.初步研究了從高效降解細(xì)菌HB-5(Arthrobacter)中提

3、取的降解酶的分離條件及降解酶對(duì)莠去津的降解性能。以牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)蛋白測(cè)得粗提酶中可溶性蛋白含量為0.65mg·mL-1；該酶在pH8.0～pH9.5之間，酶活力均能保持在最高酶活力的89％以上，降解莠去津的最適pH為8.5；在25℃～45℃的溫度范圍內(nèi)能保持較好的降解活性，最適溫度為35℃；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該酶具有較好的熱穩(wěn)定性和pH穩(wěn)定性，暴露在溫度30℃～40℃，pH6.0～pH9.0的條件下2h仍能保持較高的酶活力；該酶與底物

4、莠去津結(jié)合力強(qiáng)，對(duì)莠去津具有較好的降解效果，其米氏常數(shù)Km為0.3459mmol·L-1，Vmax為0.7518μmol·mg-1·min-1。 4.研究了降解酶對(duì)其他三氮苯類除草劑的降解能力。結(jié)果表明，降解酶除了對(duì)莠去津具有較高的降解能力外，對(duì)三氮苯類除草劑撲草凈和西瑪津也具有一定的降解代謝能力，尤其對(duì)西瑪津表現(xiàn)出類似于莠去津的降解活性。 5.研究了降解酶的固定化方法。選取包埋劑海藻酸鈉濃度為2.0％、3.0％、3

5、.5％、4.0％，固定劑CaCl2濃度為2.0％、3.0％、4.0％、5.0％以及包埋比(酶液：海藻酸鈉溶液(％))為50％、20％、10％、5％，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)。將HB-5莠去津降解酶進(jìn)行固定化，測(cè)定不同配比制成的固定化酶對(duì)莠去津的降解特性。研究表明，固定化酶的最佳固定化條件為海藻酸鈉濃度為3.0％，酶液與海藻酸鈉的包埋比為5％，氯化鈣濃度為4.0％，固定化時(shí)間為4h。 6.研究了固定化酶對(duì)莠去津的降解特性。固定化酶降解莠去津

6、的最適溫度為35℃。在此溫度下，1h固定化酶對(duì)100mg·L-1莠去津的降解率達(dá)到70.22％，在20℃～60℃溫度下酶活力均能保持在62％以上；最適pH值為8.0，但在pH6.5～9.5之間，酶活力也能保持在pH8.0時(shí)酶活力的94％以上。在最適環(huán)境條件下測(cè)得莠去津降解酶的Km為10.3689mmol·L-1，Vmax為0.4255μmol·min-1，其Km和Vmax均大于降解酶的Km和Vmax。該固定化酶具有較好的熱穩(wěn)定性和pH穩(wěn)

7、定性，在50℃和60℃時(shí)保溫2h，固定化酶的酶活力下降幅度不大，其剩余酶活力分別為最大酶活力的90.91％和88.93％；用pH6.0和pH9.0的緩沖液處理2h后，固定化酶的剩余酶活力仍能維持在92.99％和91.29％。固定化酶對(duì)莠去津的降解率隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高，反應(yīng)60min，固定化酶對(duì)莠去津的降解率為68.73％，繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，雖然對(duì)莠去津的降解率仍逐漸升高，但是升高的幅度降低。重復(fù)利用后的固定化酶對(duì)莠去津的降解活

8、性有所下降，但下降幅度不大，經(jīng)過(guò)3次重復(fù)利用后，仍能保持78％左右的酶活力。較之25℃的保存溫度，固定化酶更適宜于保存在4℃冰箱中，35d后固定化酶仍保持68.44％的酶活力。 7.研究了從莠去津高效降解菌HB-5中提取到的降解酶及其固定化酶對(duì)生產(chǎn)廢水中莠去津的降解。結(jié)果表明，反應(yīng)120min，降解酶對(duì)滅菌和未滅菌生產(chǎn)廢水中莠去津的降解率均能超過(guò)50％，而固定化酶對(duì)莠去津的降解率在70％左右；不管是降解酶還是固定化酶，對(duì)未滅菌