内源草酸青霉菌HM-M1对平庄褐煤的生物转化研究

摘要

褐煤作为一种低阶煤越来越引起人们重视,微生物转化褐煤制备高值化学品是利用褐煤的新技术手段,分离筛选可高效溶解转化褐煤的微生物是该技术的关键。从内蒙古东部平庄矿区褐煤中分离到一株具有较好溶解转化褐煤能力的内源真菌命名为HM-M1,经基因鉴定为草酸青霉菌(Peni⁃cillium oxalicum)。该菌株具有对褐煤环境适应性强和溶解转化效率高的优点,在液体培养基中28℃下溶煤处理20 d,对预处理褐煤溶解率达50.3%。同时对煤样进行了元素分析和工业分析,并利用SEM、FTIR对微生物溶解转化前后褐煤的结构进行分析。试验结果表明该菌株可在以褐煤为唯一营养源的条件下生长,并可将褐煤进一步溶解转化为黑色液体。经过硝酸氧化处理后褐煤中含氧量增加,同时硝酸处理可将褐煤中部分固定碳通过氧化断键转变为挥发份,进一步提高褐煤的微生物溶解转化率;SEM分析结果表明经草酸青霉菌HM-M1溶解转化后褐煤残渣呈腐蚀形状,褐煤结构变得疏松多孔,有较多的褐煤成分被溶解转化为液体流出。FTIR分析结果表明草酸青霉菌HM-M1主要对褐煤中含O和N基团如羰基、羧基、酰胺基、醚键等部位进行断键降解;对褐煤溶解转化液态产物进行GC-MS分析,得到10种浓度较高的溶解转化产物,包括苯甲酸、邻苯二甲酸酯类、苯并呋喃、萘类、菲类等,这些化合物均为应用价值较高的精细化工原料和医药合成中间体。本研究首次从褐煤中分离草酸青霉菌,并应用于褐煤的溶解转化制备高值化学品。