残留農薬迅速分解のための固定化リグニン分解酵素バイオリアクターシステムの開発

快速降解农药残留的固定化木质素降解酶生物反应器系统的开发

• 批准号: 09750869
• 负责人: 田中 孝明
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750869/
• 关键词: リグニン分解酵素; 担子菌; 農薬分解; カワラタケ; ラッカーゼ; 固定化酵素; バイオリアクター; ペンタクロロフェノール

リグニン分解酵素を用いた残留農薬の迅速分解を行うためのバイオリアクターシステムの開発を目的として、その基礎となる研究を行った。まず、酵素の生産条件を検討した。リグニン分解酵素生産菌としては4種類の担子菌(Corilus versicolor ,Pleurotus osteatus,Phanerochaete chrysosporium,Bjerkandera adusta)を用いた。固体培養と液体培養とでリグニン分解酵素(リグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、ラッカーゼ)の培養体積当たりの生産量を比較したところ、固体培養の酵素生産量が液体培養の場合と比較して10から100倍程度高かった。次に、固体培養の菌体外酵素液を用いて農薬の一種ペンタクロロフェノールの分解実験を行った。酵素としては主としてC.versicolorの菌体外酵素を用いた。0.1-1.0mMのペンタクロロフェノール溶液(10%メタノール含有)に酵素液を添加したところ、7日間で80%分解された。各種農薬の水への溶解度を検討したところ、極めて低かった。そこで河川底質に残留する農薬の酵素分解を検討した。汚染底質のモデル系として海砂にアルキルフェノールを吸着させたものを用いた。アルキルフェノールは多くの農薬と同じく疎水性であり、近年、一部の農薬と同様に内分泌撹乱化学物質として環境中での毒性が懸念されている。C.versicolorの菌体外酵素液でアルキルフェノールは分解された。また、酵素分解の至適pHは5であった。また、C.versicolorの菌体外酵素液から精製したラッカーゼでも海砂に吸着したアルキルフェノールが分解できた。ラッカーゼは反応に酸素を要求することから、汚染底質を撹拌しながら分解反応を行うバイオリアクターについて考察した。

我们进行了基础研究，目的是开发一种利用木质素降解酶快速分解农药残留的生物反应器系统。首先，我们检查了酶的生产条件。使用四种类型的担子菌(Corilus versicolor、Pleurotus osteatus、Phanerochaete chrysosporium和Bjerkandera adusta)作为木质素降解酶产生菌。对固体培养物和液体培养物单位培养体积的木质素降解酶（木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶）的产量进行比较表明，固体培养物中的酶产量是液体培养物的10至100倍，相当高。 。接下来，我们使用固体培养细胞外酶溶液进行了五氯苯酚（一种农药）的分解实验。作为酶，主要使用云芝菌的胞外酶。当将酶溶液加入到0.1-1.0mM五氯苯酚溶液（含10%甲醇）中时，7天内降解80%。当我们检查各种农药在水中的溶解度时，我们发现它的溶解度极低。因此，我们研究了河流沉积物中残留农药的酶分解情况。吸附有烷基酚的海砂被用作受污染沉积物的模型系统。与许多农药一样，烷基酚是疏水性的，近年来，与一些农药一样，人们担心它们作为内分泌干扰化学物质在环境中的毒性。用云芝胞外酶溶液降解烷基酚。此外，酶降解的最适pH为5。此外，从云芝胞外酶溶液中纯化的漆酶也能够分解吸附在海沙上的烷基酚。由于漆酶的反应需要氧气，我们考虑了一种生物反应器，该生物反应器在搅拌污染的沉积物的同时进行分解反应。

项目成果

T.Tanaka, ea al.: "Production of lingin degrading enzymes by solid state fermentation using a horizontal rotating bioreactor and its application to degradation of alkylphenols" International Symposium on Enzyme Engineering. 74-74 (1998)

T.Tanaka, ea al.：“使用水平旋转生物反应器通过固态发酵生产 lingin 降解酶及其在烷基酚降解中的应用”国际酶工程研讨会。