PBAT‒PLA膜袋受控需氧堆肥条件下的降解研究

目的 通过对广泛使用的PBAT–PLA生物降解膜袋在受控需氧堆肥条件下的降解机制研究，为生物降解塑料的大规模推广提供重要理论基础。方法 根据GB/T 19277.1—2011，在(58±2)℃需氧条件下，对PBAT–PLA膜袋进行为期160 d的生物降解测试(即工业堆肥)，并以常见的可降解材料微晶纤维素作为参比样品。对降解前后的材料进行红外、扫描电镜、能谱分析，并结合其所在堆肥样本的脂肪酶活性，从多角度探寻降解机制。结果 PBAT–PLA膜袋与微晶纤维素所在的堆肥脂肪酶活性都达到空白堆肥的3倍以上。红外显示由微晶纤维素水分子吸附、糖环打开、基团氧化形成的吸收峰加强，PBAT–PLA膜袋中的酯键峰明显减弱;扫描电镜发现降解的PBAT–PLA膜袋表面覆盖了微生物膜;能谱分析发现，碳元素大幅减少，氧元素增加。结论 微生物在PBAT–PLA膜袋表面生长形成生物膜，分泌大量脂肪酶，水解PBAT–PLA的酯键，使聚合物降解为不同链长的中间体或小分子，同时伴随着氧化，随后被作为碳源，在相关微生物体内被代谢利用，形成最终产物。     

脂肪酶对水基油墨清洗剂洗涤能力的影响研究

采用阴离子和非离子表面活性剂复配体系,研究了不同脂肪酶用量下的水基油墨清洗剂性能。通过稳定性、腐蚀性、净洗力以及泡沫性能对一系列脂肪酶型水基油墨清洗剂进行了评价,优化了配方组成。结果表明:所配制的脂肪酶型水基油墨清洗剂具有良好的高低温稳定性;脂肪酶用量对腐蚀性无影响,含有脂肪酶的油墨清洗剂具有良好的抗腐蚀性能;当脂肪酶用量为0.4%时,体系的净洗力最强、发泡力最低。     

基于响应面法的耐盐菌最优化固定化条件研究

以海藻酸钠(SA)为包埋剂、CaCl_2为交联剂对耐盐菌株进行固定化,并用于处理高盐废水。结果表明,单因素实验得到的优化条件为:SA和CaCl_2的质量分数分别为2%和2%,进水COD为8 g/L,包埋剂pH为7,包埋量2.5 g/L,进水盐度3%,交联时间24 h。Plackett-Burman实验设计得到影响固定化菌株处理高盐废水的显著因素为包埋量、进水COD以及SA含量。Box-Behnken设计-响应面法运用二次方程对实验数据进行拟合确定优化条件为:包埋量2.33 g/L,进水COD为7.957 g/L,SA的质量分数1.94%,且三者之间交互影响明显,固定化耐盐菌颗粒处理废水效率可达72.45%。     

新型嗜热耐碱脂肪酶的纯化表征及应用

将来源于解脂嗜热互营杆菌（Thermosyntropha lipolytica）的脂肪酶（TlLipA）基因tll1导入大肠杆菌BL21（DE3）中表达，通过热处理和镍柱亲和层析获得纯酶，并对其酶学性质进行研究。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）显示TlLipA分子量为53×10³，其最适反应温度为65℃，最适反应pH为8.0。在55~65℃范围内酶活较高且比较稳定；在pH^{7.0~11.0于室温保存1 h后，残留相对酶活仍达80%以上。1 mmol/L 金属离子Zn2+、Fe3+和试剂SDS，0.05%（质量分数）Tween 80，对酶活力具有强烈的抑制作用，残留相对酶活皆低于15%；1 mmol/L Mg2+、Mn2+对酶活力表现出轻微的激活作用。由底物专一性实验可得，该酶对辛酸对硝基苯酯（C8）和癸酸对硝基苯酯（C10）偏好明显。以棕榈酸对硝基苯酯（p-NPP）为底物，该酶动力学参数K_m值为0.23 mmol/L，V_max为33.50 mmol/(L·min)，k_cat为22.83 _S-1。以重组脂肪酶为催化剂在无溶剂体系中制备生物柴油，含水率20%，酶加量200 U/g油，醇油比为4∶1的条件下，在55℃催化大豆油反应48 h，收率可达91.75%。}     

固定化生物硅藻土强化CAST工艺处理含盐污水研究

采用9%聚乙烯醇+0.5%海藻酸钠包埋耐盐菌群的固定化生物硅藻土小球投加到循环式活性污泥(CAST)反应器中,对比传统CAST工艺和投加固定化小球的CAST工艺对含盐污水COD和氨氮的去除效果,考察固定化生物硅藻土小球强化CAST工艺处理含盐污水性能。试验结果表明:在相同运行条件下,投加固定化生物硅藻土小球的CAST工艺出水COD、氨氮去除率基本维持在88%和90%以上,与传统CAST工艺相比分别提高了15%和10%。同时,向CAST工艺添加固定化生物硅藻土有助于维持反应器中微生物浓度稳定,提高出水水质及其稳定性。     

板栗壳黄酮结构分析及其对胰脂肪酶活力的抑制作用

在分析板栗壳黄酮结构的基础上，研究其对胰脂肪酶的抑制作用及类型。采用醇提法提取板栗壳中的黄酮，并用AB-8大孔吸附树脂进行纯化，冻干后得到的黄酮含量为（107.50±1.00）mg/g，提取得率为（5.66±0.05）%。利用超高效液相色谱-四极杆/静电场轨道阱质谱联用技术对板栗壳黄酮进行结构分析，鉴定出8 种黄酮类化合物。采用对硝基苯酚法测定胰脂肪酶活力，分别考察板栗壳黄酮对胰脂肪酶的抑制效果及不同反应条件下板栗壳黄酮对胰脂肪酶活性的影响，结果表明，板栗壳黄酮对胰脂肪酶有较好的抑制作用，半抑制浓度（half maximal inhibitory concentration，IC50）为0.074 mg/mL，且使胰脂肪酶最适pH值向碱性偏移。通过Lineweaver-Burk双倒数作图法确定其抑制类型为非竞争性抑制，抑制常数Ki＝53.19 mg/mL。由此可见，板栗壳黄酮是一种效果良好的胰脂肪酶抑制剂。     

香菇废弃物固定化方法的改进及其对Cd~(2+)的吸附研究

聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、香菇废弃物粉末以7∶3∶3的质量比混合,水浴加热溶解后,用CaCl_2饱和硼酸溶液固定化。以2%CaCl_2饱和硼酸的固定化时间、磷酸盐浓度以及磷酸盐的固定化时间为因子进行正交实验,以成球性、机械强度、Cd~(2+)吸附平衡时间和吸附率为指标,确定最佳固定化方法,并研究了固定化香菇对Cd~(2+)的吸附机理。结果表明,香菇废弃物的最佳固定化方法为:将质量比为7∶3∶3的PVA、SA、香菇废弃物粉末混合,水浴加热溶解,用注射器将混合液滴入2%CaCl_2饱和硼酸固定化24 h后,移至浓度5 g/L的磷酸盐进行二次固定化反应6 h。改良后的固定化香菇小球吸附Cd~(2+)的平衡时间大大缩短,由7 h缩短至1 h,准二级动力学方程能够很好地模拟改良固定化香菇对Cd~(2+)的动力学吸附过程,R~2=0.999 8。改良固定化香菇对Cd~(2+)的热力学吸附过程符合Langmuir模型与Frendlich模型,相关系数R~2分别为0.939 5和0.998 3,对Cd~(2+)的理论最大吸附量为11.99 mg/g,最大吸附量较改良前大大提高。     

生物炭基好氧反硝化细菌固定及去除水中硝态氮

为探明生物炭基好氧反硝化细菌对水中硝态氮的去除效果,筛选鉴定了好氧反硝化细菌Pseudomonas aeruginosa Strain-I,以NaOH~+Mg~(2+)改性前后的稻壳生物炭为载体,分别用吸附法和包埋法制备微生物固定化体(MIB),进行其NO_3~--N去除动力学与细菌生长动力学研究。结果表明,初始NO3--N的质量浓度为69.25 mg/L时,Pseudomonas aeruginosa Strain-I对NO_3~--N和TN的72 h去除率分别达100%和53.92%。NaOH~+Mg~(2+)改性使生物炭pH和pHpzc分别增大1.42和2.36,比表面积和总孔容分别增至改性前的3.56和3.20倍,表面吸附的微生物量比改性前增加309.1nmol/g。NaOH~+Mg~(2+)改性提高了生物炭或以生物炭为载体制得MIB对NO_3~--N的去除率,且吸附法制得固定化体优于包埋法。与包埋法相比,吸附法制得MIB更有利于微生物生长。     

醇脱氢酶在聚乙烯膜表面的固定化研究

以聚丙烯酸（PAA）改性的聚乙烯（PE）膜为载体，研究了醇脱氢酶（ADH）的两种固定化路线，并以甲醛为底物考察了固定化酶的催化性能。路线1用聚乙烯亚胺（PEI）进一步改性，使用戊二醛（GA）固定化ADH。最优固定化pH为6.0，温度为5～15℃，酶浓度为1.0 mg/ml，GA浓度为0.01%(质量)；固定化酶的最适反应pH为6.5，温度为15～30℃，反应速率最高为9.6 μmol/(L·min)；重复利用10次后可保持47.3%的活性。路线2以PAA-PE为载体，用1-(3-二甲氨基丙基)-2-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）为活化剂，固定化ADH。EDC和NHS最优摩尔比为1∶0.5，固定化时间为24 h；固定化酶的最适反应pH为6.5，温度为20～37℃，反应速率为15.58 μmol/(L·min)；重复利用10次后可保持53.8%的活性。