微生物降解聚乙烯醇的条件及降解过程机制研究

论文摘要

聚乙烯醇（PVA）在纺织工业中被广泛用作上浆剂。经PVA上浆的棉织物必须经过退浆处理,以增加棉织物对水的吸收性。目前常用的退浆方法是使用热水在棉织物表面洗脱PVA,有时使用氧化剂如NaBrO2等,这就导致纺织厂排出的废水中含有大量的PVA和氧化剂。如果能将PVA降解酶运用于纺织工业的退浆工艺,在退浆工段就实现对PVA的生物降解,不仅能大大减少PVA废水的排放,还能避免化学退浆过程中高温和氧化造成的棉纤维损伤。研究微生物降解PVA的条件及PVA生物降解过程机制将有助于PVA降解高效菌的筛选和实现PVA降解酶在退浆工艺上的运用,对于减轻环境污染将具有重大的意义。本文详细研究了青霉菌株WSH02-21（Penicillium sp. WSH02-21）、委内瑞拉链霉菌GY1（Streptomyces venezuelae GY1）以及混合微生物体系（以下简称混合体系）降解PVA的条件,并用HPLC、高效凝胶过滤色谱法（HPGFC）、红外光谱（IR）和末端限制性酶切片段长度多态性方法（T-RFLP）等方法分析Penicillium sp.WSH02-21、Streptomyces venezuelae GY1、紫色杆菌WSH04-01（Janthinobacterium sp. WSH04-01）及其混合体系降解PVA1799的过程,研究不同微生物降解PVA的机制。主要研究结果如下:1、对菌株Penicillium sp. WSH02-21产PVA降解酶的营养条件进行了系统研究,发现该菌株在普通的霉菌培养基中不产PVA降解酶;以低浓度的可溶性淀粉为碳源、以酵母作为氮源时,该菌株可以产少量PVA降解酶;在以PVA为唯一碳源的培养基中,该菌产PVA降解酶酶活及单位质量细胞产酶水平有了明显的提高。以NH4Cl作为合成培养基的氮源,研究了20种氨基酸和部分维生素对青霉WSH02-21产PVA降解酶的影响。结果发现,苏氨酸是Penicillium sp. WSH02-21产生PVA降解酶的必需氨基酸,培养基中苏氨酸浓度必须高于12 mg/L该菌株才能产生PVA降解酶。2、分离得到一株产PVA降解酶的放线菌GY1,根据其16S rDNA全序列、生理生化特征以及细胞壁化学成分,确定该菌株属于Streptomyces venezuelae。这是关于放线菌产生PVA降解酶的首次报道。菌株Streptomyces venezuelae GY1产生的PVA降解酶是一种诱导酶。在PVA培养基中添加微量的葡萄糖有利于该菌株产PVA降解酶,但高浓度葡萄糖（>3 g/L）对PVA降解酶的合成有明显的抑制作用。菌株Streptomyces venezuelae GY1利用PVA1799和PVA1788这两种聚合度相同而醇解度不同的PVA作为底物产生

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 聚乙烯醇的结构、性能与应用
• 1.1.2 PVA在纺织工业应用中存在的问题
• 1.1.3 PVA的微生物降解
• 1.1.4 PVA降解酶
• 1.1.5 PVA生物降解机理研究
• 1.1.6 PVA降解酶在纺织棉织物退浆中的应用极其存在的问题
• 1.2 本论文的主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 PENICILLIUM SP. WSH02-21 产PVA降解酶的营养条件研究
• 前言
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 菌种与培养基
• 2.1.2 培养方法
• 2.1.3 试剂
• 2.1.4 测定方法
• 2.2 结果
• 2.2.1 培养基中无PVA时，不同氮源、氨基酸、维生素对青霉WSH02-21 产PVA降解酶的影响
• 2.2.2 培养基中存在PVA时，不同氮源、氨基酸、维生素对青霉WSH02-21 产PVA降解酶的影响
• 2.2.3 苏氨酸对于青霉WSH02-21 产PVA降解酶的影响
• 2.3 小结
• 参考文献
• 第三章 STREPTOMYCES VENEZUELAE GY1 的筛选及鉴定
• 前言
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 菌种与培养基
• 3.1.2 筛选方法和培养方法
• 3.1.3 菌种鉴定
• 3.1.4 细胞抽提物与粗酶液的制备
• 3.1.5 测定方法
• 3.1.6 PVA降解酶和酯酶分布实验
• 3.2 结果
• 3.2.1 筛选结果
• 3.2.2 菌株GY1 的鉴定
• 3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 STREPTOMYCES VENEZUELAE GY1 产生PVA降解酶发酵条件优化
• 前言
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 菌种与培养基
• 4.1.2 培养条件
• 4.1.3 测定方法
• 4.1.4 试剂
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 种子培养基及培养条件
• 4.2.2 环境条件对Streptomyces venezuelae GY1 产生PVA降解酶的影响
• 4.2.3 营养条件对Streptomyces venezuelae GY1 产PVA降解酶的影响
• 4.2.4 中心实验设计及响应面分析
• 4.2.5 一些醇类物质对Streptomyces venezuelae GY1 产生PVA降解酶的影响
• 4.2.6 Streptomyces venezuelae GY1、Penicillium sp.WSH02-21 和细菌产PVA降解酶发酵条件比较
• 4.3 小结
• 参考文献
• 第五章 降解PVA的混合微生物体系的驯化、菌株分离纯化及其降解PVA的过程分析
• 前言
• 5.1 材料和方法
• 5.1.1 主要材料
• 5.1.2 方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 混合体系对不同型号PVA降解能力的比较
• 5.2.2 T-RFLP分析混合体细降解PVA1799 过程
• 5.2.3 氮源对于混合体系降解PVA1799 的影响
• 5.2.4 混合体系降解PVA1799 的过程分析
• 5.2.5 混合体系中菌株的分离纯化及其对PVA的降解
• 5.2.6 小分子量PVA在胞内的降解
• 5.2.7 混合体系降解PVA的模式探讨
• 5.3 结论
• 参考文献
• 第六章 不同微生物降解PVA的机制研究
• 前言
• 6.1 材料和方法
• 6.1.1 菌种与培养基
• 6.1.2 培养条件
• 6.1.3 测定方法
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 混合体系降解过程实验结果
• 6.2.2 Penicillium sp WSH02-21 降解过程实验结果
• 6.2.3 Streptomyces venezuelae GY1 降解PVA1799 过程实验结果
• 6.2.4 Janthinobacterium sp. WSH04-01 降解PVA1799 过程实验结果
• 6.2.5 PVA降解途径讨论
• 6.3 小结
• 参考文献
• 第七章 结论及展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 附录
• 本文创新点