白腐真菌的分离及其降解几种染料特性的研究

清华大学环境科学与工程系
李向飞 文湘华 林刚

一、前言

　　白腐真菌因为其对难生物降解物质的极强的降解能力和特殊的代谢类型成为近年来国内外研究的热点。白腐真菌集多种优越性于一身，其降解功能表现出高效、低耗、广谱、适用性强等特点，有别于一般微生物，在环境治理方面不失为是有希望有前途的技术与工具。但目前，在环境治理方面应用白腐真菌还有许多问题需要研究解决。国内有关白腐真菌在环境污染治理方面的研究和应用还十分有限，还没有筛选出我国生长的、有良好应用前景的白腐真菌菌种。
　　本研究的目的是，筛选出我国特有的白腐真菌菌种，确定其生长条件及其降解目标化合物的效果，分析研究白腐真菌的降解机制，为白腐真菌在我国环境污染治理中的应用提供理论及技术支持。

二、试验方法

　　（一） 菌种
　　实验用到P.C和F1两株菌种。P.C是来自国外的菌种，F1是自行采集分离出的一株白腐真菌。
　　F1采集及主要分离步骤如下。从京郊区树林中采集有白腐真菌生长树枝，置30℃的生化培养箱中保存。保持一定的湿度，待新的白腐真菌生长出来后，接种新生的白腐真菌到马铃薯－琼脂固体培养基上，培养。反复转接即可得到纯种白腐真菌。
　　（二） 培养基
　　采用固体和液体两种培养基：
　　1．马铃薯－琼脂固体培养基成分：200g土豆浸出液，20g葡萄糖，20g琼脂，3g KH2PO4，1.5g MgSO4。
　　2．液体营养限制培养基成分：KH2PO42g/L, MgSO4 0.25g/L, CaCl2 0.1g/L, MnSO4, VB15mg/L, 酒石酸铵0.2g/L，葡萄糖20g/L。
　　培养条件：固体培养基采用生化培养箱培养、液体培养基采用摇床培养。
　　（三）白腐真菌降解特性研究
　　1、降解目标化合物为染料，包括刚果红、活性翠蓝KN-G。
　　2、试验步骤：
　　（1）菌种的扩大培养：液体营养限制培养基（NLM）摇床培养白腐真菌（P.C.和F1）五天。
　　（2）测白腐真菌培养基溶液的菌种湿重。摇匀溶液，取10ml，4000转/分钟条件下离心分离，弃去上清液，测得溶液中白腐真菌的湿重浓度。
　　（3）配制含有不同染料浓度的液体营养限制培养基，每250ml三角瓶中装溶液100ml，121℃下灭菌20分钟。
　　（4）每个三角瓶中移入3ml上述培养的菌溶液，30℃、180转/分钟下摇床培养。
　　（5）定时取样，用紫外可见分光光度计测定染料浓度。测定前摇进行预处理，对于较污浊的试样，先离心分离，在用微滤膜过滤；对于较清澈的试样，直接用微滤膜过滤，然后测样。
　　（6）采用上述同样步骤制作空白样，染料溶液中不含有白腐真菌生长所需的营养物。

三、实验结果与讨论

　　（一）菌种分离的到一株白腐真菌，暂时命名为F1。
　　（二）扩大培养
　　35℃下固体培养，两天后，P.C和F1都在培养基表面形成一薄层，P.C呈微粒状，易于与培养基分离；F1与培养基结合十分紧密，不易于分离。
　　30℃180转/分钟下培养一天后，三角瓶中形成直径1mm-2mm的菌丝球，P.C成球较均匀，F1菌丝球大小不均匀。
　　（三）降解染料
　　1、通过营养限制试样和空白试样相对比，降解初期，主要作用是白腐真菌对刚果红的吸附，两者相对应浓度的降解百分率接近。但是，随着反应时间的延长，营养限制试样中刚果红的浓度继续稳定降低，而空白试样浓度则降低很慢，甚至出现浮动。可以看到在营养限制试样中，菌丝球的颜色由暗红慢慢变浅，而空白试验中菌丝球的颜色基本没有变化。
　　2、P.C.和F1对刚果红的降解效率都很高，对于40mg/L、65mg/L的原溶液，两株菌的脱色效果相近，但是，对于较低浓度20mg/L的原溶液，P.C.的脱色效果比F1稍好（见图1）。

　　3、活性翠兰是含重金属铜离子的反应性染料，两株白腐真菌对其有一定的降解效果，但效果不稳定，且脱色效率不高（见图2）。

　　4、试验表明白腐真菌能把刚果红降低到2mg/L，这就说明白腐真菌比其它细菌有更强的降解能力。

四、结论

　　实验中自行筛选出来的白腐真菌F1，易于扩大培养，在目前所试验的目标化合物中，能够达到与国外引进的菌种P.C.相近的降解效果，这对于白腐真菌在我国的应用具有重要意义。
　　试验证明用白腐真菌在降解染料是可行的，白腐真菌能在短时间内将一些有毒染料降低的较低浓度，其突出特点有反应时间短，处理效率高，是常规方法无法比拟的。
　　白腐真菌对于某些染料的降解效率不高，这与染料的结构组成有关。