[发明专利]一种海藻酸钙-羧甲基纤维素钠共固定化白腐菌及其胞外酶的生物微胶囊和其制备方法

说明书

本发明涉及海藻酸钙‑羧甲基纤维素钠共固定化白腐菌及其胞外酶的生物微胶囊和其制备方法，所述生物微胶囊包含有壳体以及壳体内部芯材；壳体材料为海藻酸钙凝胶，海藻酸钙凝胶内部包埋白腐菌胞外酶交联聚集体；壳体内部芯材为氯化钙‑羧甲基纤维素钠水溶液，氯化钙‑羧甲基纤维素钠水溶液内部分散有白腐菌细胞和胞外交联酶聚集体。本发明生物微胶囊在制备过程中直接将白腐菌胞外酶制成交联酶聚集体，省去了将木质素降解酶系提纯的步骤，可有效降低生产成本，并与白腐菌形成密切的依附关系，提高了降解效率。

技术领域

本发明属于应用微生物与环境工程技术领域，涉及一种白腐菌共固定化方法，具体涉及一种海藻酸钙-羧甲基纤维素钠共固定化白腐菌及其胞外酶的生物微胶囊和其制备方法。

背景技术

白腐菌能够在好氧条件下实现对异生质的降解，在废水处理、环境修复等方面有广阔的应用前景。白腐菌对异生质的降解开始于次生代谢阶段，主要依靠其分泌的木质素降解酶系。该胞外酶系主要包括木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶，它们通过引发一系列的自由基反应实现异生质的间接的降解。

然而，将白腐菌直接用于废水处理会有一些不可避免的缺点。首先，白腐菌为丝状真菌，抗剪切力差，反应器中剪切力太大会破坏其菌丝结构，影响其产酶；太小会影响水体的传质和溶氧从而影响菌的生长和降解能力。另外，白腐菌生长和产酶受水质环境影响较大，这意味着在实际应用中要人为的对废水成分进行控制，限制了其应用的范围，增加了应用成本。

单纯的固定化白腐菌可有效提高白腐菌对环境的适应能力，但是白腐菌的产酶仍受自身代谢的限制。单纯的固定化木质素降解酶系可摆脱白腐菌代谢影响，提高废水的处理效率，但是木质素降解酶系中除漆酶外，其它两种酶都以过氧化氢为直接底物来启动反应，且在实际操作中过氧化氢的量很难控制，这限制了锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种可应用于废水处理的，海藻酸钙-羧甲基纤维素钠共固定化白腐菌及其胞外酶的生物微胶囊。同时，本发明还提供了其制备方法。

本发明技术方案为：

一种海藻酸钙-羧甲基纤维素钠共固定化白腐菌及其胞外酶的生物微胶囊，其特征在于：所述生物微胶囊包含有壳体以及壳体内部芯材；壳体材料为海藻酸钙凝胶，海藻酸钙凝胶内部包埋白腐菌胞外酶交联聚集体；壳体内部芯材为氯化钙-羧甲基纤维素钠水溶液，氯化钙-羧甲基纤维素钠水溶液内部分散有白腐菌细胞和白腐菌胞外酶交联聚集体；

所述的白腐菌胞外酶交联聚集体的木质素降解酶总酶活浓度大于60U/L。

所述的白腐菌细胞为白腐菌菌丝或孢子；白腐菌细胞为菌丝时，浓度10-300g/L，湿重；白腐菌细胞为孢子时，浓度500-10000个/mL。

氯化钙-羧甲基纤维素钠水溶液中，氯化钙和羧甲基纤维素钠浓度均大于0.005g/mL。

所述的生物微胶囊粒度大小为：3-15mm；壳体厚度为：0.2-2mm。

上述海藻酸钙-羧甲基纤维素钠共固定化白腐菌及其胞外酶的生物微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

1）白腐菌胞外酶交联聚集体的制备：将白腐菌接种于液体培养基中，恒温培养6-10天，过滤，收集菌丝，备用；过滤后的滤液经透析，浓缩，制得粗酶液；向粗酶液中加入饱和硫酸铵溶液和磷酸缓冲液，搅拌15-20min，得反应液；向反应液中滴加浓度为25%的戊二醛，交联，离心，用醋酸缓冲液洗涤，得到白腐菌胞外酶交联聚集体；

2）白腐菌悬液的制备，从下述a或b中选用任一方法制备白腐菌悬液：

a将步骤1）所收集的菌丝，接种于固体培养基中培养5-8天后，刮取培养基中的白腐菌孢子分散于氯化钙-羧甲基纤维素钠水溶液中，制得白腐菌悬液；