题目：芽孢杆菌YP1胞外酶的分离表征及其降解聚乙烯的研究

 

由于分子量大、疏水性强且表面能低等特点，聚乙烯（PE）在自然环境中很难被降解，造成了严重的生态环境污染，生物降解被认为是解决这一难题的潜在途径。本文利用本课题组从昆虫肠道筛选到的一株聚乙烯高效降解菌芽孢杆菌YP1（CGMCC 6318），研究胞外粗酶与Cu2+诱导细菌漆酶的性质，采用水接触角、FTIR、XPS、SEM和AFM等方法表征酶对未经任何预处理石油基聚乙烯的降解能力，以找到聚乙烯的高效生物降解方法。

以葡萄糖单一碳源基础盐培养基培养YP1，通过硫酸铵沉淀和冷冻干燥法分离得到胞外粗酶（PEase-Ι），并以PEase-Ι对未经预处理的石油基低密度聚乙烯（LDPE）进行降解实验。聚乙烯薄膜经酶PEase-Ι处理4 d后，水接触角由98.1±2.2°降低为78.8±4.8°，FTIR显示PE表面出现了极性亲水基团羰基，XPS分析计算表明O/C比增大5.49倍，SEM和AFM观察到表面出现裂缝、凹陷等侵蚀痕迹，粗糙度增大2.67倍。证明芽孢杆菌YP1胞外粗酶对PE有氧化和降解作用。进一步用吸光光度法测定了胞外粗酶活性，表明PEase-Ι含有能降解PE的漆酶、过氧化物酶类和单加氧酶类。并以SDS-PAGE电泳法确定了PEase-Ι的分子量分布，为25、35、40、55、59、66和77.5 kDa。且本文在未添加特殊的酶诱导剂情况下即产生了有降解效果的胞外酶。

采用丁香醛连氮、邻苯二酚和愈创木酚等3种底物的平板显色法定性证明了YP1可以经由Cu2+诱导分泌胞外漆酶。以丁香醛连氮作底物分光光度法测定漆酶活性，优化产酶条件及酶学分析。菌株分泌漆酶的最优培养时间和Cu2+浓度分别为6 d和10 µM。漆酶催化丁香醛连氮的最适反应pH和温度分别为5.0和60℃。

以10 µM Cu2+的葡萄糖基础盐培养基发酵培养得到的含有漆酶的胞外粗酶（PEase-II）对PE进行降解实验。聚乙烯薄膜经酶PEase-IΙ处理4 d后，水接触角为69.0±5.4°，相比PEase-I作用的PE降低12.4%。酮羰基指数和酯羰基指数均为0.45，高于PEase-I的0.23和0.22，且SEM显示PEase-II表面侵蚀程度比PEase-Ι强。对比不含Cu2+诱导的胞外粗酶PEase-I结果，表明YP1胞外漆酶对未经预处理的聚乙烯具有氧化和降解作用。并且以白腐真菌漆酶降解PE作对照验证，结果表明漆酶（包含真菌漆酶和细菌漆酶）在聚乙烯降解过程中具有非常重要的作用。