食用菌苧麻骨培養(yǎng)物對活性艷紅X3B染料脫色研究

梁運改 金琪 張宗清 蔡亞君

摘要 [目的]研究食用菌苧麻骨培養(yǎng)物對活性艷紅X3B染料的脫色效果。[方法]將香菇、平菇和金針菇3種常見食用菌株接種至苧麻骨培養(yǎng)基上培養(yǎng)，研究培養(yǎng)物對50 mg/L活性艷紅X3B溶液的降解脫色效果。[結(jié)果]

香菇培養(yǎng)物處理3 h對染料溶液脫色率可達(dá)92.17%，平菇培養(yǎng)物處理3 h對其脫色率可達(dá)72.40%。此外，香菇培養(yǎng)物對該染料溶液具有很好的重復(fù)處理效果，但重復(fù)處理次數(shù)越多脫色效果越差。[結(jié)論]香菇和平菇的苧麻骨培養(yǎng)基培養(yǎng)物對活性艷紅X3B溶液具有較好的脫色效果。

關(guān)鍵詞 食用菌;活性艷紅X3B染料;脫色;苧麻骨培養(yǎng)基

中圖分類號 S646;X172 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A ?文章編號 0517-6611（2015）03-067-03

Decolorization of Reacvtive X3B Red Dye by Edible Fungus Culture in Ramie Bone Medium

LIANG Yungai， JIN Qi， ZHANG Zongqing， CAI Yajun*

（School of Enviromental Engineering， Wuhan Textile University， Wuhan，Hubei 430073）

Abstract [Objective]Decolorization of reacvtive X3B red dye by edible fungus culture in ramie bone medium was studied.[Method] Three edible fungus strains （Lentinus edodes， Pleurotus ostreatus and Flammulina velutiper） were cultured in ramie bone medium and the culturess decolorization effect against 50 mg/L reactive X3B red were studied by detecting the decolorization rate. [Result] The results showed that， the culture of Lentinus edodes in the ramie bone medium could degradate 92.17% reactive X3B red in 3 h， and the culture of Pleurotus ostreatus in the ramie bone medium could degradate 72.40% reactive X3B red in 3 h. The decolorization rate of the culture of Lentinus edodes to treat reactive X3B red repeatly were studied， and the results showed that the culture of Lentinus edodes could also decolorizate reactive X3B red efficiently in 4 times， but the decolorization rate was decreased with the increase of the number of treat times.[Conclusion] The culture of Lentinus edodes and Pleurotus ostreatus in ramie bone medium has good decolorizing effects on reavtive X3B red dye.

Key words Edible fungus; Reavtive X3B red dye; Decolorization; Ramie bone medium

基金項目 湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目（Q20111612）;武漢紡織大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目（2013CXZD022）。

作者簡介 梁運改（1990- ），女，湖北襄陽人，本科生，專業(yè)：生物工程。*通訊作者，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事環(huán)境生物學(xué)研究。

收稿日期 20141209

紡織印染行業(yè)是我國的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，但傳統(tǒng)的印染行業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，嚴(yán)重污染了環(huán)境，在危害周邊人群健康的同時也制約了行業(yè)的發(fā)展。紡織印染行業(yè)廢水處理方法大致可分為物理法、化學(xué)法以及生物法三大類。其中物理和化學(xué)處理技術(shù)費用高，且會產(chǎn)生大量的固體廢物，與之相比，生物法則是經(jīng)濟(jì)有效、可被廣泛接受的環(huán)保處理方法，它運行費用低且無二次污染，符合可持續(xù)性發(fā)展的需要^[1]。傳統(tǒng)的建立在細(xì)菌系統(tǒng)上的生物處理技術(shù)對非偶氮染料基本沒有脫色效果，而一項創(chuàng)新的環(huán)境生物技術(shù)——真菌技術(shù)，能利用一種白腐真菌獨特的降解機制，將各種人工合成染料徹底降解為CO₂和H₂O^[2]。大部分食用菌（擔(dān)子菌綱）都屬于白腐真菌。

食用菌是我國重要的新興農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，僅次于糧、棉、油、果、菜。食用菌行業(yè)生產(chǎn)每年都有大量的廢棄物（菌渣）產(chǎn)生。實踐表明：每100 kg培養(yǎng)料，收獲100 kg鮮菇后，還可以得到60 kg菌渣，這些菌渣中含有大量菌絲體、蛋白質(zhì)及其他營養(yǎng)物質(zhì)^[3]。2011年我國食用菌生產(chǎn)總量達(dá)到2 571.7萬t，產(chǎn)值超過1 400億元，我國成為全球食用菌產(chǎn)量第一大國，占世界總產(chǎn)量的70%，同時產(chǎn)生菌渣1 000余萬t。這些菌渣如果不得到及時妥善的處理，一方面會給食用菌生產(chǎn)發(fā)展帶來極大的隱患，輕則造成環(huán)境污染，影響以后種菇的產(chǎn)量和質(zhì)量，重則導(dǎo)致病蟲害大量蔓延與危害，造成嚴(yán)重減產(chǎn)甚至絕收。因此，對菌渣廢棄物的有效處理迫在眉睫。目前，利用食用菌菌渣來處理染料廢水的報道還比較少。

該研究將常見的食用菌品種（香菇、平菇和金針菇）培養(yǎng)在苧麻骨上，研究培養(yǎng)物對染料活性艷紅X3B的脫色效果，從而評價食用菌菌渣處理印染廢水的可行性，為食用菌菌渣的資源化、苧麻骨的資源化和印染廢水的處理提供新的解決思路。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 菌株。該研究所用食用菌菌種均從湖北省武漢華中食用菌栽培研究所購得，平菇（Pleurotus ostreatus）、香菇（Lentinus edodes）、金針菇（Flammulina velutiper）菌種品名分別為WB5平菇、856適袋料栽培香菇和華中白金5號金針菇。

1.1.2 培養(yǎng)基

1.1.2.1 PDA培養(yǎng)基。每升含300 g馬鈴薯，20 g葡萄糖，自然pH，固體培養(yǎng)基加瓊脂粉15～20 g。

1.1.2.2 苧麻骨培養(yǎng)基。苧麻骨粉末（10目）68%，棉籽殼20%，麩皮10%，石膏2%，水60%～65%。

1.2 試驗方法

1.2.1 食用菌菌株對染料活性艷紅X3B的脫色觀察。

將3種食用菌（香菇、平菇和金針菇）菌株接種至含有50 mg/L活性艷紅X3B的PDA固體培養(yǎng)基上，在26 ℃、濕度60%條件下培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中觀察3種食用菌菌絲的生長狀況及其是否在平板上產(chǎn)生水解圈。

1.2.2 食用菌菌株苧麻骨培養(yǎng)物對活性艷紅X3B脫色效果檢測。

將食用菌菌株在含50 mg/L活性艷紅X3B的PDA固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)所長出的菌絲塊接種至500 g苧麻骨培養(yǎng)基（1 000 ml燒杯盛裝）中，在26 ℃、濕度60%條件下培養(yǎng)，至菌絲長滿培養(yǎng)基。配制50 mg/L活性艷紅X3B染料溶液，加入裝有香菇和平菇2種食用菌菌絲培養(yǎng)物的燒杯中，靜置于室溫處理，分別取處理1、2、3、4 h的樣品，測樣品各指標(biāo)（包括OD538、OD254、COD、pH），以相同量的苧麻骨培養(yǎng)基作為對照。處理完畢后將染液倒出瀝干至無水滴滴下（含水率約65%），重新將培養(yǎng)物放置于26 ℃、濕度60%條件下培養(yǎng)，至菌絲重新布滿培養(yǎng)基后重新處理50 mg/L的活性艷紅X3B染料溶液，如此重復(fù)數(shù)次，測樣品各指標(biāo)（OD538、OD254、COD、pH）。

采用可見光分光光度計測出樣品和染料原液在538 nm波長處的吸光度值。設(shè)未處理的活性艷紅X3B染液的吸光度為A₀，測得處理后樣品的吸光度為At，則脫色率=[（A₀-At）/A₀]×100%。采用紫外分光光度計檢測樣品在254 nm處的吸光度值，將UV254值作為指示溶液的可生化性指標(biāo)。利用美國HACH DR1010型COD測定儀進(jìn)行COD測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種食用菌對染料活性艷紅X3B的降解脫色效果觀察 將香菇、平菇和金針菇在PDA平板上活化培養(yǎng)48 h后的菌絲塊（0.5 cm×0.5 cm）接種在含有50 mg/L活性艷紅X3B染料的PDA平板上，于26 ℃、濕度60%條件下進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)14 d。

由圖1可知，培養(yǎng)14 d后，香菇在含有50 mg/L活性艷紅X3B染料的PDA固體培養(yǎng)基上生長狀況最好，并能將平板染料完全降解脫色;平菇對活性艷紅X3B染料也具有很好的降解脫色作用（可見到菌絲周圍明顯的水解圈），但是平菇在該培養(yǎng)條件下的長勢較差;在相同培養(yǎng)條件下金針菇長勢最差，且始終觀察不到明顯的水解圈現(xiàn)象。

圖1 3種食用菌脫色效果比較

2.2 三種食用菌菌絲培養(yǎng)物對活性艷紅X3B染液的處理效果研究

由表1和圖2可知，香菇和平菇菌絲培養(yǎng)物對50 mg/L的活性艷紅X3B染料溶液均具有比較好的脫色效果，其中香菇處理后脫色率最高可達(dá)92.17%，平菇最高脫色率可達(dá)72.40%（菌絲長勢沒有香菇好），而對照處理后最高脫色率為16.58%，表明培養(yǎng)基本身對染料也具有一定的吸附效果。

菌絲培養(yǎng)物處理后的染液OD254值和COD值均大量上升，顯示其中的有機物質(zhì)濃度大幅度上升，推測培養(yǎng)物中有機物質(zhì)大量溶入染液所致。處理時間越長，染液的OD254值和COD值越大，表明培養(yǎng)物中的有機物質(zhì)在不斷溶入染液中。

表1 3種食用菌菌絲培養(yǎng)物對50 mg/L活性艷紅X3B溶液的處理效果

處理時間∥hOD538香菇平菇對照

OD254香菇平菇對照

pH香菇平菇對照

COD∥mg/L香菇平菇對照

00.966 50.966 50.966 50.679 00.679 00.679 06.06.06.034.8134.8134.81

10.272 60.525 70.872 84.000 03.468 82.936 45.06.07.0

20.131 30.387 90.806 34.000 03.603 92.946 45.07.07.02 776.81 587.921 203.96

30.075 70.266 80.969 84.000 03.553 72.940 25.06.07.0

40.082 80.337 40.878 23.592 43.514 32.984 15.06.07.02 824.242 660.481 435.2

圖2 3種食用菌菌絲培養(yǎng)物對50 mg/L活性艷紅X3B染液的脫色效果

2.3 香菇菌絲培養(yǎng)物重復(fù)處理活性艷紅X3B染液的效果

將上述菌絲培養(yǎng)物重新進(jìn)行培養(yǎng)，待菌絲重新布滿培養(yǎng)基后重復(fù)處理50 mg/L的活性艷紅X3B染料溶液。在菌絲的重新培養(yǎng)過程中，僅香菇的長勢能迅速恢復(fù)，而平菇和金針菇恢復(fù)生長較慢，因此，后續(xù)的重復(fù)處理染料溶液試驗僅針對香菇菌絲培養(yǎng)物進(jìn)行。

香菇菌絲培養(yǎng)物培養(yǎng)24 h后重新處理50 mg/L的活性艷紅X3B染料溶液，處理2 h后取樣測定其OD538、OD254、COD、pH，反復(fù)4次，結(jié)果見表2和圖3。

表2 香菇菌絲培養(yǎng)物對50 mg/L活性艷紅X3B染液的重復(fù)處理效果

重復(fù)處理次數(shù)OD538OD254CODpH

00.966 50.679 034.816.0

10.131 34.000 02 776.85.0

20.207 53.639 71 679.45.0

30.387 73.749 51 886.45.0

40.592 94.000 0895.445.0

圖3 香菇菌絲培養(yǎng)物對50 mg/L活性艷紅X3B染液重復(fù)處理的脫色效果

由表2和圖3可知，香菇菌絲培養(yǎng)物對50 mg/L的活性艷紅X3B染料溶液重復(fù)處理時也具有比較好的脫色效果，但重復(fù)處理次數(shù)越多，脫色效果越差，推測菌絲重新生長的時間過短，其吸附的染料還沒有完全降解就進(jìn)行下一批次的處理，影響了下面批次處理的效果。

香菇菌絲培養(yǎng)物重復(fù)處理后染液的OD254值和COD值均有所上升，但是越到后來COD值越低，推測是由于每次處理后

培養(yǎng)物中可溶性有機物質(zhì)隨染液一起倒出的緣故。

3 結(jié)論與討論

（1）在該研究中，香菇和平菇2種食用菌對活性艷紅X-3B染料均具有較好的脫色效果，在苧麻骨培養(yǎng)基中培養(yǎng)的香菇培養(yǎng)物處理50 mg/L的活性艷紅X3B脫色率最高可達(dá)92.17%，平菇苧麻骨培養(yǎng)物最高脫色率可達(dá)72.40%，而暫時未檢測到金針菇對活性艷紅X3B的脫色效果。香菇培養(yǎng)物對活性艷紅X3B染料溶液重復(fù)處理時也具有比較好的脫色效果，但重復(fù)處理次數(shù)越多，脫色效果越差。在單次處理與重復(fù)處理過程中，菌絲培養(yǎng)物處理后的染液的OD254值和COD值均大量上升，顯示其中的有機物質(zhì)濃度大幅度上升，推測培養(yǎng)物中有機物質(zhì)大量溶入染液所致。結(jié)合培養(yǎng)物重復(fù)處理次數(shù)越多脫色效果越差的結(jié)果，分析培養(yǎng)物中有機物質(zhì)的溶出導(dǎo)致其中菌絲在重復(fù)處理過程中萌發(fā)量逐漸減少從而導(dǎo)致處理效果越來越差。

（2）

食用菌菌渣含有大量菌絲體、蛋白質(zhì)及其他營養(yǎng)物質(zhì)。已有研究表明，菌渣中不僅含有大量的菌絲體，還具有較高漆酶活性^[4]，而漆酶是白腐真菌降解染料的主要酶系^[5]，香菇、平菇均能產(chǎn)生漆酶^[6-7]。該研究結(jié)果也表明，香菇和平菇類似于菌渣的培養(yǎng)物也具有很高的脫色性能，其菌渣也可用于染料廢水的脫色處理。

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