白腐真菌处理难生物降解的有机废水的初步研究

　　摘要：本文概述了白腐真菌的生物学背景和降解机理，介绍了白腐真菌的研究与应用现状，并展望其发展趋势。
　　关键词：白腐真菌,生物难降解,有机废水,处理技术
　　一前言
　　随着社会发展,人工合成的异生物质的种类和数量急剧增加,废弃、排放的难降解异生物质不易为现有生物系统所识别,大量积累在生物和非生物环境中,严重威胁着人类的生存。[1]
　　传统生物工艺主要是针对易降解有机物进行设计、运行的,为了处理难降解有机物，许多研究者对传统工艺进行改进,强化它们对难降解有机物的处理能力,取得一定的进展,但是仍然有许多特殊异生物质和排放污染物难于生物降解。白腐真菌因为其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。
　　二白腐真菌的生物学背景
　　白腐真菌（whiterotfungus）是一种能引起木材白色腐朽病的担子菌，腐生在木材或树木上，是木材上出现袋装、片装或者环状痕等形状的单色海面状团块，并因此得名。白腐真菌分解木质素而剩下纤维素，导致木材腐朽呈白色。
　　白腐真菌主要分属于担子菌门和半知菌门，其中属于担子菌门的占绝大多数。担子菌门中的白腐真菌主要有层菌纲多孔菌目的多孔菌目(Polyporaceae)，而半知菌门中的白腐真菌主要有半知菌门丝抱菌纲丝抱菌目的瘤座抱科(Tuberculariaceae)、丛梗抱科(Moniliaceae)中的某些种。其中国际上研究较多并表现出更有降解能力的是其中一典型种Phanerochaetechrysosporium(黄孢原毛平革菌)，该菌属非褶菌目，伏革科，显革菌。该菌在无性阶段产生白色粉状的分生孢子，菌丝体呈平伏状，它普遍分布于北美。[2]
　　三白腐真菌对环境污染物的降解原理
　　白腐真菌对各种环境污染物的降解原理，既包含生物学机制，又有一般的化学过程，是两者的有机结合，主要是细胞外的氧化过程[3]。
　　首先是细胞内的葡萄糖酶和细胞外的乙二醛氧化酶，它们在分子氧的参与下氧化污染物并形成过氧化氢，激活过氧化物酶而启动酶的催化循环。接下来分泌到细胞外的木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶，以过氧化氢为初始底物进行催化氧化，其中非酚类芳香族化合物依赖于LiP，而酚类、胺类及染料等依赖于MnP。这是一个以自由基为基础的链反应过程，这种自由基反应是高度非特异性和无立体选择性的，使得白腐真菌与降解对象之间并非是像酶与底物那样的一一对应关系，故对污染物的降解呈现广谱特性。另外，还有漆酶、还原酶、甲基化酶、蛋白酶等参与反应，这些酶一起组成了降解系统的主体。
　　四白腐真菌研究现状及发展
　　4.1白腐真菌研究现状
　　自80年代初报道有酶参与Phanerochaetechrysosporium的降解活动，随之开始了对白腐真菌的全面研究，经过十多年的不懈努力，在基础研究领域取得令人振奋的成果的同时，应用方面也有了长足进步。
　　在90年代白腐真菌及技术的研究利用现状有两个明显特点：
　　第一，白腐真菌生物制品生产与生物补救技术走向市场、趋于商业化并密切与工业界发生联系。
　　第二，研究深入分子水平进入基因工程阶段。
　　国内目前对白腐真菌技术的研究尚处于起步阶段，主要的研究工作集中在利用白腐真菌降解一些常规生物法所难降解的有机物，并探讨在利用白腐真菌降解过程中的条件控制及影响因素等。一些研究发现，虽然白腐真菌对CODcr的去除率未获得令人十分满意的效果，但是白腐真菌却能将不易被氧化的大分子物质降解为易被氧化的小分子物质，这就为以后的深度处理带来了极大的方便，并在此研究的基础上提出了采用综合治理的白腐真菌生化法来治理酸性染料废水的方法。
　　与国内相比，国外在白腐真菌的利用和研究方面由于起步较早，加之分析手段的优势等，因而研究的程度比国内要深入一些。1983年Tien小组和Glenn小组同时发现木质素被降解的关键是黄孢原毛平革菌产生的胞外过氧化酶的作用，由此拉开了对白腐真菌广泛研究的序幕。一些国外研究人员针对利用白腐真菌降解染料、TNT及一些异生物质的效果、影响因素及控制条件等进行了深入的研究，并验证了白腐真菌在降解难降解有机物方面所具有的独特性能。
　　4.2白腐真菌未来发展方向
　　科学家们对白腐真菌和技术未来发展方向表现出如下的关注[4]：
　　1．培养条件的综合调控
　　白腐真菌降解机制的复杂性，决定控制及操纵培养条件包括种种参数因子至关重要，为使人类掌握降解活动的主动权，必须强调条件的完善和优化。
　　2．与其他微生物的联合利用
　　白腐真菌并不是万能的，它与众多微生物在降解效应中各具特长，所以综合利用的策略更有前途和生命力．
　　3．扫描鉴定更广谱的化学物降解性
　　一些科学家仍致力于白腐真菌降解能力的进一步挖掘，扩大降解底物的范畴，并强调揭示更深入的机制。
　　4．生物学领域研究
　　白腐真菌是整个生态系统的一部分，是具有特殊功能的生物类群．更深入地指示其生物学规律是更好驾驭它的前提。研究方向发生在两种水平上：宏观上探索它与其它生物类群生态系统关系；微观上在细胞与分子水准上回答降解机制及进行遗传改造。
　　
　　参考文献
　　[1]林刚等.应用白腐真菌技术处理难降解有机物的研究进展.环境污染治理技术与设备.2001，2(4)
　　[2]白腐真菌处理染料废水实验研究.上海大学硕士学位论文
　　[3]IanSingleton.MicrobialMetabolismofXenobiotics;FundmentalandAppliedResearch.J.Chem.Tech.Biotechnol.1994,59:9-23.
　　[4]S.B.Pointing.Feasibilityofbioremediationbywhite-rotfungi.ApplMicrobiolBiotechnol:(2001)57:20–33