处理秸秆纤维素乙醇废水的东北土著白腐真菌筛选及特性研究

第31卷第7期2018年7月环境科学研究ResearchofEnvironmentalSciencesVol.31,No.7July,2018刘丽荣，梁红，高大文.处理秸秆纤维素乙醇废水的东北土著白腐真菌筛选及特性研究[J].环境科学研究,2018,31(7):1310-1315.L1LLirong,LlANGUong,GAODawen.ScreeningandcharacteristicsofDongbeilocalwhiterotfungiwhichdisposecellulosicethanolwastewaterofstraw[J].ResearchofEnvironmentalSciences,2018,31(7)：1310-1315.处理秸秆纤维素乙醇废水的东北土著白腐真菌筛选及特性研究刘丽荣\梁红2,高大文1.东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨1500402.哈尔滨工业大学，城市水资源与水环境国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150090摘要：为了提高秸秆纤维素乙醇废水的处理效果，选择6种东北土著白腐真菌，对2%的秸秆纤维素乙醇废水中木质素进行降解处理.采用正交试验法对筛选出的高效降解菌进行产漆酶培养基的优化.结果表明：6种白腐真菌最高酶活大小顺序为青顶拟多孔菌血红密孔菌糙皮侧耳菌彩绒革盖菌烟色烟管菌灵芝；血红密孔菌、糙皮侧耳菌、彩绒革盖菌、青顶拟多孔菌、灵芝、烟色烟管菌在第0天起始质量浓度为640.9~716.6mg/L，在第14天木质素的质量浓度分别为434.0、411.2、441.8、441.7、533.3、503.51耶几，对木质素的去除率分别为37.1%、37.0%、31.8%、31.7%、25.6%、21.4%，并分别在第12、12、4、4、2、6天木质素降解趋于平稳，表明降解效果最好的菌种为血红密孔菌.血红密孔菌产漆酶培养基最优组合方案:最佳碳源为锯末，质量浓度为35g/L;最佳氮源为蛋白胨，质量浓度为4g/L;最佳pH为5.极差分析表明，各因素对血红密孔菌产漆酶的影响顺序为碳源氮源pH氮源质量浓度碳源质量浓度.在最佳培养基条件下，废水中木质素降解率达41.1%.研究显示，血红密孔菌可以作为生物法处理秸秆纤维素乙醇废水的菌种资源，也可为今后的进一步应用研究提供科学依据.关键词：白腐真菌；漆酶；木质素；秸秆纤维素乙醇废水中图分类号：X172文章编号：1001-6929(2018)07-1310-06文献标志码：ADOI：10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.26ScreeningandCharacteristicsofDongbeiLocalWhiteRotFungiWhichDisposeCellulosicEthanolWasteWaterofStrawL1ULirong1，L1ANGHong2，GAODawen1，2**1.SchoolofForestry，NortheastForestryUniversity，Harbin150040，China2.StateKeyLaboratoryofUrbanWaterResourceandEnvironment，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，ChinaAbstract：Inordertoimprovetheeffectofdisposalofcellulosicethanolwastewaterofstraw，theprojectselectedsixlocalwhiterotfungiinthenortheastofChinatodisposebydegradationtheligninin2%cellulosicethanolwastewaterofstraw.Theexperimentadoptedorthogonaltesttooptimizethescreenedefficientdegradationfungiinproducinglaccaseculturemedium.TheresultsshowedthatthesixspeciesofwhiterotfungiarePolyporelluspicipesPycnoporussanguineusPleurotusostreatusCoriolusuersicolorBjerkanderafamosaGanodermaluciduminthesequenceofenzymeactivity；theinitialconcentrationofP.sanguineus，P.ostreatus，C.uersicolor，P.picipes，G.lucidumandB.fumosaatthe0thdaywere640.9-716.6mg/L，theconcentrationofligninatthe14thdaywere434.0，411.2，441.8,441.7，533.3and503.5mg/Lrespectively，andtheremovalrateforligninwere37.1%，37.0%，31.8%，31.7%，25.6%and21.4%respectively.Thedegradationtrendofligninwastobestableatthe12th，12th，4th，4th，2nd，6thdayrespectively.ItcanbeseenthatthewhiterotfungiwiththebestdegradationeffectisP.sanguineus；P.sanguineusoptimalcombinationofproduceslaccaseculturemedium：thebestoriginofcarbonissawpowderwithmassconcentrationof35g/L，thebestnitrogensourceispeptonewithmassconcentrationof4g/L，thebestpHis5.therangeanalysisshowedthattheinfluencesequenceofvariousfactorsonP.sanguineusinproducinglaccaseissourceofcarbonnitrogensourcepHconcentrationofnitrogensourceconcentrationofcarbonsource；thedegradationrateoflignin收稿日期：2017-12-01修订日期：2018-02-10作者简介：刘丽荣（1991-)，女，内蒙古乌兰察布人，[e-mail].*责任作者,高大文（1967-)，黑龙江佳木斯人，教授，博士，主要从事水污染控制和环境生物技术研究，[e-mail]基金项目：哈尔滨市应用技术研究与开发项目（No.2016RAXXJ010)SupportedbyHarbinAppliedTechnologyResearchandDevelopmentProject，China(No.2016RAXXJ010)第7期刘丽荣等:处理秸秆纤维素乙醇废水的东北土著白腐真菌筛选及特性研究1311inwastewaterundertheconditionofthebestculturemediumwasupto41.1%.TheresearchshowsthatP.sanguineuscanbeusedassourceoffungifordisposalofcellulosicethanolwastewaterofstrawbymeansofbioanalysis,andprovidesscientificbasisforfurtherapplicationandresearchinthefuture.Keywords：whiterotfungi；laccase；lignin；strawcelluloseethanolwastewater随着世界燃料乙醇需求的快速增长和以秸秆等廉价木质纤维素为原料生产乙醇的关键技术的突破,纤维素乙醇的生产将逐渐走向工业化,其废水处理以及资源化问题也越发突出.纤维素乙醇废水一般具有高浓度、高盐度、强酸性、刺鼻气味、高色度、高浊度的特点，且废水中通常含有木质素等难降解类物质，是一种典型的高浓度工业有机废水[|4].因为纤维素乙醇废水中含有大量难降解木质素，所以木质素的降解成为处理纤维素乙醇废水的关键[5].近年来，很多研究表明白腐真菌在废水处理中很有发展前景.目前，应用白腐真菌技术处理工业废水的研究较多，包括印染废水、造纸废水、炸药废水、焦化废水、重金属废水、医院废水等[612].但关于白腐真菌处理秸秆纤维素乙醇废水方面还鲜见报道.白腐真菌（whiterotfungi)是属于担子菌亚门的真菌，因腐朽木材呈白色而得名,是自然界中木质素的最有效降解者[13].白腐真菌降解木质素主要是依靠其分泌的胞外酶,即木质素过氧化物酶（LiP)、锰过氧化物酶（MnP)和漆酶(Lac)[1415].由于白腐真菌对木质素独特的降解能力，使得白腐真菌处理纤维素乙醇废水成为可能[1617].漆酶是1883年由Mccurdy等[18]在漆树中首次发现的，是一类含铜的多酚氧化酶,广泛地存在于白腐真菌中…].前期研究[2。—22]表明,试验所选取的6种白腐真菌主要分泌漆酶.近年来研究[2327]表明，漆酶具有广泛的作用底物，它能降解木质素,可与有毒的酚类物质作用，去除苯氧基类除草剂和石油工业废水的毒性，还可以氧化降解一些有机磷毒物,这一特性使之在环境保护领域具有很大的研究价值和应用潜力.为开发本土白腐真菌资源,试验选用了东北林区广泛存在的6种土著白腐真菌,用于处理秸秆纤维素乙醇废水,筛选出对乙醇废水处理能力较强的高效降解菌进行培养条件的优化，为生物法处理纤维素乙醇废水提供一种新的途径,也为今后白腐真菌降解污染物的工业化利用提供理论和技术支持.1材料与方法1.1试验菌种灵芝（GanodermaZucidum)、糖皮侧耳菌(PZeurotusosfreatus)(购于黑龙江应用微生物研究所）.青顶拟多孔菌（PofyporeZZuspicipes5.49)、烟色烟管菌（Bjerkanderafumosa5.112)、血红密孔菌(Pycnoporussanguineus5.815)、彩域革盖囷（CorioZusuersicoZor5.161)(购自于中国科学院微生物研究所）.1.2试验废水试验废水取自某企业秸秆纤维素乙醇中试基地排出的生产废水，该废水呈深粽色并有臭味.其水质情况:COD&.质量浓度为46.60g/L,木质素质量浓度*29.05g/L,pH*4.5.1.3试验培养基固体培养基:称取去皮马铃薯200g切成小块,加适量蒸馏水（完全浸没马铃薯），煮20〜30min,用9层纱布过滤出马铃薯浸出液，向浸出液中加人葡萄糖20g,I(2HP〇4.3H2〇3g,MgS〇4.7H2〇1.5g,琼脂20g,并用蒸馏水定容至1L.液体培养基①:称取去皮马铃薯200g切成小块,加适量蒸馏水(完全浸没马铃薯），煮20~30min,用9层纱布过滤出马铃薯浸出液，向浸出液中加人葡萄糖20g,I(2HP〇4.3H2〇3g,MgS〇4.7H2〇1.5g,蛋白胨5g,并用蒸馏水定容至1L,自然pH.液体培养基②:称取锯末35g,加适量蒸馏水(完全浸没锯末），煮20〜30min,用9层纱布过滤出锯末浸出液，向浸出液中加人蛋白胨4g,KH2P〇40.2g,MgSO40.05g,CaCl20.01g无机溶液1mL,维生素溶液0.5mL,并用蒸馏水定容至1L,自然pH.1.4菌株的培养将斜面上生长的白腐真菌经28丈培养活化3d后,接种于固体培养基上，相同温度下培养7d后待用.1.5白腐真菌对秸秆纤维素乙醇废水中木质素的处理试验