王晓春[1]2002年在《DTP和PET酶及微生物降解性能探讨》文中认为PET(聚对苯二甲酸乙二酯)以其优越的性能成为目前应用最广泛的合成有机物之一，但每年也会产生大量的PET废弃物。由于数量巨大且对大气和微生物抵抗性很强，从环境和生态角度考虑，这些废弃物已成为全球性的环境污染物，给环境带来了严重的压力。 随着生物技术日新月异的发展，使得利用生物降解PET等污染物成为可能，我们的实验即致力于此课题的研究。 本课题的研究尚处于PET生物降解研究的初级阶段。就现有的文献报道，表明国际上对PET的微生物或酶降解研究也属于刚刚起步。由于PET的强抗生物降解性，难以直接利用PET作为基质驯化微生物或筛选到合适的酶，因此实验中，我们采用与PET的结构单元类似的化合物DTP(对苯二甲酸二乙酯)作为其模拟物，对DTP的生物降解性能进行详细、深入的探索。DTP生物降解性能的研究意义不仅在于它是PET生物研究最合适的模拟物，更在于可以解决由这种化工原料所导致的环境危害问题。 实验就生物降解的两种途径(酶降解、微生物降解)分别开展了细致深入的研究。 在DTP和PET的酶降解性能实验里，我们筛选了四种脂肪酶：酸性酶、中性酶、碱性酶和Sigma酶，着重探索降解率的测试方法并验证其结果的可靠性。分别通过碱滴定DTP、PET中酯键水解形成的羧基含量和紫外测试降解液中TPA产物含量计算DTP、PET的降解率，结果发现碱滴定表征的降解率要略低于紫外吸光度测试所得，我们详细分析了可能引起两种测试结果差异的原因。 为稳定DTP、PET酶降解反应体系内的最佳pH值，分别采用碱滴定和缓冲液来稳定体系pH值。碱滴定能较好地保持酶的反应活性；不同脂肪酶在不同种类的缓冲液中，所表现出的活性也不一样。 通过初步实验，我们筛选出对酯键水解能力较好的Sigma酶，采用高效液相色谱分析方法，深入分析Sigma酶对DTP的降解历程、中间产物及最终产物，并测试Sigma酶对DTP降解初始速率。 Sigma酶降解PET生丝后，通过SEM(电子扫描显微镜)观察生丝，发现虽然脂肪酶对PET生丝催化降解的效果不明显，但扫描电镜照片显示纤维表面仍然有被刻蚀的痕迹存在。 课题另一组成部分为DTP及PET的微生物降解性能研究。 我们从天津、浙江、福建叁地的化纤厂、染整厂采集活性污泥，利用M1、M2两种培养基分别培养驯化细菌、真菌，以M3为降解基对培养基条件和菌源的降解活性做定量的测试，进行培养基条件和菌源的初步优选，实验结果表明培养基M1优于M2，其中尤以M1，pH=9的培养条件最为理想。 随后，我们选择M1，pH=9培养条件驯化的微生物为菌源，M3为降解基，推测其降解DTP、PET的中间产物，分析微生物在M3降解基内的生长状况，探 讨振荡对降解效果的影响，并建立DTP的降解动力学模型。实验结果表明DTP、 PET的微生物降解产物多样、复杂；振荡降解效果明显好于静止状态下DTP的微 生物降解，DTP的微生物降解动力学方程符合双曲线模型，为一级动力方程。 生丝的微生物降解性能实验中，以MI小＊－9培养条件驯化的微生物为菌源， M3、M4为降解基，通过扫描电镜照片及HPLC谱图中观察可推测微生物对PET 具有微弱的降解能力。 实验结果说明目前我们筛选的脂肪酶及微生物能很好的作用于DTP，但对生 丝效果微弱。微生物降解可有效解决DTP引起的环境问题，为DTP的生物降解＿＿＿＿提出了新选径：同时实验为进一步研究PET的生物降解，开发对PET具有高分 解能力的微生物奠定了良好的基础。今后需进一步筛选陀T高效降解酶、分离纯 化PET高效降解菌，才能有望减缓PET给环境带来的影响。
张健飞[2]2003年在《对苯二甲酸二乙酯（DTP）及聚酯（PET）纤维生物降解性研究》文中提出在PET(聚对苯二甲酸乙二酯)产业快速发展和广泛应用的同时,PET的废弃物每年也会大量的产生。由于这些废弃物数目巨大且在自然环境中不易被降解,因而PET废弃物已经对全球的环境和生态构成威胁。采用填埋或焚烧的方法处理PET废弃物容易造成土地和大气的二次污染;回收的高成本以及许多不便回收的PET垃圾也使得回收利用受到限制;生物降解无疑才是从根本上解决PET废弃物污染的最好方法,但至今世界上还没有对PET有效的生物降解方法。 DTP(对苯二甲酸二乙酯)也是一种环境荷尔蒙,对环境会造成污染;其化学结构与PET相似,也是研究PET生物降解最好的模拟物之一。研究DTP的生物降解规律,不仅可以解决DTP化工原料本身对环境的污染问题,还可以为PET纤维的生物降解性研究奠定理论基础。 本研究从国内不同地域的涤纶生产厂及染整加工厂采集不同活性污泥样品,以DTP作为降解底物,对采集的样品进行驯化、培养和分离,优选最佳培养方案,共筛选出5只菌株,其中F_4菌株对DTP的降解效果最好;菌株F_4培养的最佳条件为:培养基M5、温度30℃、振荡速率120 r/min、pH值为7.5。 直接采用从活性污泥中提取的微生物对DTP降解,在pH=7.5,30℃,振荡速率为120 r/min条件下,降解14天后DTP的降解率可超过92%。由于所含菌株较多,因此降解产物不仅含有TA,也有将TA继续降解的其它产物。采集的菌源T和筛选出的菌株F_4对DTP的降解均符合一级动力学特征。 采用Sigma脂肪酶降解DTP时,在温度30℃、pH中性,振荡速率为120r/min条件下,24小时内可使DTP降解率最高达到42%以上。从菌株F_4中提取的胞内酶对DTP的降解率较胞外酶大10倍左右。求得的胞内酶对DTP的降解动力学参数K_m比Sigma脂肪酶的要小,说明经过驯化、培养的菌株F_4更适合对DTP的降解,其分泌的胞内酶比Sigma脂肪酶有更好的降解效果。 酶在降解DTP时,首先将其降解成单酯,当单酯的量积累到一定程度后,才开始将单酯继续降解成对苯二甲酸(TA),降解过程如下所示:
王宏阳[3]2016年在《碱性PET分解菌的全细胞生物催化剂研究》文中提出以生物催化为主要内容的工业生物技术已经成为生物技术的重要发展方向,在材料加工与产品制备方面开始发挥越来越重要的作用。当前,生物催化已经从以传统的小分子作为底物的研究,扩展到能够以高聚物作为底物的生物转化。生物加工已经开始成为高聚物功能化和高性能化的重要途径。PET是公认的难以生物降解的高聚物,如何实现PET材料的生物加工,长时间来一直是难以解决的问题。本课题用能以PET为唯一碳源进行生长的PET分解菌为出发菌株,考察了全细胞生物催化条件下PET生物分解产物的形成与被利用的过程,分析了作为底物的PET超微颗粒的粒径结构对其生物分解性能的影响,并应用进化工程的方法进行了耐碱PET分解菌的选育。与直接使用酶制剂不同,全细胞生物催化过程中PET底物的中间产物种类多,而且由于菌株、胞外酶和底物叁者之间的相互作用导致了生物量和产物浓度呈现波浪型变化。研究发现,全细胞生物催化可以避免酶制剂催化过程中出现的含有酯键中间产物对酶的抑制作用。实验结果显示,全细胞处理PET颗粒并没有改变其晶型微结构,但可以提高PET表面的结晶度。分别以不同粒径的PET颗粒作为唯一碳源培养菌种,研究尺寸结构对底物生物反应性影响。结果表明粒径小的粉末作为底物时,无论是对数期的生长速率,还是稳定期的最大生物量,都远大于粒径较大的底物。经过菌株的长期处理,小粒径的PET颗粒结晶度提高较为明显；PET颗粒粒径集中于较窄的分布范围,说明酶分子作用于底物表面使得PET尺寸减小。以实验室已有睾丸酮丛毛单胞菌F4为出发菌,用进化工程的方法进行了耐碱PET分解菌的选育,得到PET分解菌碱性耐受株。进化株能够在pH为12的培养条件下生长。耐碱性菌株对PET薄膜有较为明显的刻蚀痕迹,并且表面元素发生一定变化。
邵改芹[4]2004年在《己内酰胺及尼龙6的生物降解探讨》文中研究说明尼龙6既是重要的纤维材料又是用途广泛的工程塑料,随着其用量日益增加,一方面大量的废弃尼龙6会形成白色垃圾,污染环境,另一方面其生产单体己内酰胺也是有毒化合物,可导致动物的基因突变。因而有必要采取措施,防止尼龙6及己内酰胺对环境的污染。 本研究选取四个菌种:ZY菌、黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium,P.ch)、F4菌和flower菌,采用生物方法对己内酰胺等废弃物进行处理,研究己内酰胺生物降解的动力学,探讨尼龙6膜及纤维生物降解的可行性。 通过测试420nm处的吸光度OD_(420)研究ZY菌株的生长特性,研究结果表明ZY菌是好氧菌,以M1为基础培养基,培养基pH近中性,在30℃,140r/min条件下ZY菌生长状况良好,能够将初始浓度不高于5g/L的己内酰胺在72小时内完全降解,证实ZY菌是己内酰胺的高效降解菌株。 研究过程中对ZY菌株进行了粗酶液的提取,提取的胞内酶和胞外酶对己内酰胺都有较好的降解效果。对胞外酶降解己内酰胺动力学的研究得出ZY菌胞外酶液的Km值为6.25×10~(-3)mol/L,Km值较小,说明ZY菌提取酶对己内酰胺的亲和力强。 课题对P.ch降解己内酰胺进行了初步研究,以M2为基础培养基,以磷酸盐作缓冲液,在中性或偏酸性环境中P.ch生长情况较好,P.ch也是好氧菌,对己内酰胺具有较好的降解效果。P.ch主要有两大酶系:木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶,其中对己内酰胺的生物降解起主要作用的是木质素过氧化物酶,而锰过氧化物酶表现出了抑制作用。此外,P.ch的菌球本身对己内酰胺的降解效果也很显着。经适当剂量的紫外辐射诱变后的P.ch对己内酰胺的降解效果得到提高。 用盐酸水解法制备了尼龙6的低聚物,此低聚物可以作为微生物唯一的碳源,但是需经过较长时间的适应过程。用相转化法制备了尼龙6膜,虽然尼龙6膜不能作为微生物唯一的碳源,但在己内酰胺存在的情况下,F4和P.ch可以吸附到尼龙6薄膜的表面并对尼龙6薄膜进行刻蚀,使尼龙6薄膜表面出现许多均匀的刻蚀斑痕或孔洞。P.ch对尼龙6纤维也有刻蚀作用。 己内酰胺及尼龙6的生物降解为尼龙6废弃物的处理及尼龙6纤维的生物改性奠定了基础。
参考文献：
[1]. DTP和PET酶及微生物降解性能探讨[D]. 王晓春. 天津工业大学. 2002
[2]. 对苯二甲酸二乙酯（DTP）及聚酯（PET）纤维生物降解性研究[D]. 张健飞. 天津工业大学. 2003
[3]. 碱性PET分解菌的全细胞生物催化剂研究[D]. 王宏阳. 天津工业大学. 2016
[4]. 己内酰胺及尼龙6的生物降解探讨[D]. 邵改芹. 天津工业大学. 2004
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