【摘要】： 本論文旨在研究鞘氨醇單胞菌QYY(Shingomonas xenophaga QYY,編號為CGMCC 1172)對蒽醌染料中間體1-氨基蒽醌-2-磺酸的好氧降解特性,分析蒽醌環(huán)裂解過程;并拓展底物范圍,研究菌株QYY對偶氮染料的厭氧脫色特性,分析脫色產物。在此基礎上,研究溴氨酸和1-氨基蒽醌-2-磺酸作為氧化還原介體,對偶氮染料脫色的加速作用,初步探索其作用機理。 研究菌株QYY在無機鹽培養(yǎng)基中對1-氨基蒽醌-2-磺酸脫色的基本特性,并分析蒽醌環(huán)裂解過程。菌株QYY生長及對1-氨基蒽醌-2-磺酸脫色的較佳條件是:pH7.0,溫度30℃,轉速100-150 r·min~(-1)。在較佳條件下,菌株QYY能夠在120h內將3.3 mM 1-氨基蒽醌-2-磺酸脫色98%。利用紫外-可見光譜、液相色譜-質譜和核磁共振等分析手段鑒定了1-氨基蒽醌-2-磺酸的脫色產物。主要的脫色產物為2-(2′-羥基-3′-氨基-4′-磺酸基-苯甲酰)-苯甲酸,2-(2′-氨基-3′-磺酸基-6′-羥基-苯甲酰)-苯甲酸,鄰苯二甲酸和2-氨基-3-羥基-苯磺酸。由此推測了1-氨基蒽醌-2-磺酸的脫色途徑。根據前兩個脫色產物,認為蒽醌環(huán)裂解反應屬于Baeyer-Villiger型反應。 采用超聲破碎細胞,提取1-氨基蒽醌-2-磺酸脫色酶,并研究其脫色活性。結果表明,1-氨基蒽醌2-磺酸脫色酶為誘導酶。粗酶酶促反應需要輔酶NADH,較佳pH為7.5,較佳溫度為50℃。但此粗酶非常不穩(wěn)定,在4℃下保藏24h后其活性消失。5mM甲吡酮能夠明顯抑制其脫色活性。因此推測1-氨基蒽醌-2-磺酸的主要脫色酶可能是以NADH為輔酶的加氧酶。 菌株QYY不僅能夠在好氧條件下使1-氨基蒽醌-2-磺酸有效降解,而且能夠在厭氧條件下使多種偶氮染料脫色。以酸性大紅3R為底物,優(yōu)化其脫色的較佳條件是:葡萄糖4g·L~(-1),初始pH8.0,溫度30℃。利用液相色譜-質譜,鑒定酸性大紅3R脫色后產物為4-氨基萘磺酸和7-羥基-8-氨基-1,3二磺酸萘。四種結構相似的磺酸化偶氮染料脫色速率比較如下:V_(酸性紅B)＞V_(酸性大紅GR)＞V_(酸性大紅3R)＞V_(酸性莧菜紅)�？梢娕嫉玖戏肿咏Y構中磺酸基團數量和位置影響其脫色。偶氮染料的濃度也影響其脫色速率。以酸性紅B為例,當酸性紅B的濃度低于1mM時,其脫色速率隨著染料濃度的增加而不斷增大;但當酸性紅B的濃度高于1mM時,其脫色初速度受到了明顯抑制。 在厭氧條件下,1-氨基蒽醌-2-磺酸和溴氨酸能夠作為氧化還原介體,提高酸性大紅3R的脫色速率。當溴氨酸和1-氨基蒽醌-2-磺酸的濃度達到0.4mM時,酸性大紅3R(0.2mM)的脫色速率分別比不加介體時提高2.9倍和4.9倍�？梢�,1-氨基蒽醌-2-磺酸比溴氨酸更有效。此外,1-氨基蒽醌-2-磺酸能夠提高菌株QYY對不同磺酸化偶氮染料的還原速率,并能夠加速大腸桿菌JM109和未經馴化的活性污泥對磺酸化偶氮染料的脫色。表明其作為氧化還原介體,具有普遍應用性。在厭氧-好氧條件下,1-氨基蒽醌-2-磺酸和溴氨酸能夠使菌株QYY將連續(xù)補加5次的酸性大紅3R厭氧脫色;并通過補加乙酸鈉、調節(jié)pH值,實現菌株QYY將每次培養(yǎng)液中的1-氨基蒽醌-2-磺酸和溴氨酸在24h內好氧降解。 對水溶性蒽醌化合物提高菌株QYY還原磺酸化偶氮染料速率的機理進行了初步的探討。對于菌株QYY,AQS是蒽醌化合物中最合適的醌介體。利用紫外可見光譜分析了AQS還原峰。并通過對偶氮染料酸性紅B的脫色反應,證實了AQS介導的磺酸化偶氮染料的還原分為兩步,其中AQS還原過程為限速步驟。通過超速離心,分析了菌株QYY中細胞膜和細胞質中的AQS還原酶特性。初步判定細胞膜上以吡咯喹啉醌(PQQ)為輔基的D-葡萄糖脫氫酶可能通過AQS的還原,從而將偶氮染料還原。通過非變性凝膠電泳,確定細胞質內存在以FMN為輔酶的偶氮還原酶和以FMN為輔酶的AOS還原酶各為一種。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：X703
【圖文】：

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本文編號：2722603