真菌漆酶的研究进展及其应用前景_周雪婷
真菌漆酶工程及其在有机合成中的应用
真菌漆酶工程及其在有机合成中的应用摘要：漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，广泛存在于真菌，高等植物及细菌中。
由于漆酶反应条件温和并具有广泛的专一性，被认为理想的绿色催化剂。
综述通过合理设计和定向改造真菌漆酶及漆酶工程并运用于有机合成领域的研究。
关键词：漆酶催化剂有机合成中图分类号：q554.9 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）003-078-03漆酶是一种含铜的蛋白酶，通过夺取底物一个电子能够催化酚类、多酚类和苯胺氧化，通过电子传递将氧气还原成水。
漆酶和漆酶介质体系在生物修复、纸浆漂白、纺织品生物整理和生物燃料电池等方面都有潜在的应用。
值得注意的是，漆酶具有在官能团的氧化与将异源分子连接到新的抗生素衍生物之间执行快速精密的转化的功能，或者催化合成复杂天然产物的关键步骤，因此可用于有机合成领域。
1 漆酶的性质1.1 生化特征漆酶是含有四个铜原子并与三个氧化还原位点（t1，t2和t3）相结合的典型单体胞外酶。
t1型cu在氧化还原测试中呈现绿色，与还原性底物的氧化作用有关。
三核簇（含有一个t2型cu和两个t3型cu）与t1位点相距12a，分子氧在此处被还原成水。
在不同的培养条件下，真菌合成漆酶会出现不同的同工酶。
大多数漆酶都是单体蛋白，不同来源的漆酶其分子被不同程度的糖基化，平均分子量在60-70kda，碳水化合物含量在10-20%，这有助于漆酶的高稳定性。
通常与酶通过共价键相连的碳水化合物包括甘露糖，n-乙酰葡糖胺和半乳糖。
氨基酸链含有包括n-末端分泌肽在内大约含有520-550个氨基酸。
1.2 生物学功能与工业应用漆酶生物学功能包括孢子抗病性，色素沉着，选择性的催化木质素降解，腐殖质脱毒过程等。
漆酶具有广泛的底物专一性，因此广泛应用与生物技术中。
在小分子介质存在的情况下，漆酶能显著增强其底物专一性。
通过使用漆酶介体体系可能扩宽漆酶工业应用的范围。
例如，漆酶和漆酶介体体系已经应用于纸浆造纸中的脱木质素和生物漂白，发电站废水处理，纺织和染印工业中纤维素酶学修饰和染料漂白，酶法交联木质素材料生产中密度纤维板等。
真菌漆酶基因研究进展
括植物 、 真菌、 昆虫、 细菌等。其 中， 以真菌 中的 白腐菌研究最 多。近年来 ， 由于漆酶在生物 漂白、 农作 物秸秆利用 以及环境垃圾处理方面具有广 阔的应用前景 ， 漆酶 研究越来越受到 国际上的重视 。同时， 随着分子 生物学相关技 术的发展 ， 漆酶研究 已深入基因水平 ， 已有多种漆酶基因获得克隆 ， 一些漆酶基 因也实现 了异源表达 。本文概述 了 真菌漆酶基 因研究的最新进展 。 关键词 ： 漆酶 ； 多酚氧 的不 同结合 位点 ， 每个铜 原
子在催 化 机 制 中都 有 很 重 要 的作 用 。漆 酶 能催 化 Ｏ 通 过 ４个 电子还 原 成水 ， 并且 伴 随 着一 些 酚类 底 物 的氧化 。漆 酶最 早 是 由 日本 的吉 田 １８ ８３年在 漆
树 的分泌 物 中被 发 现 ， 随后 Ｌ ｂ ｒｅ １９ ） 证 实 ａｏｄ （ ８ ３ 又 在 一些 真菌 中也含 有 这 种酶 。 目前研 究 发 现 ， 酶 漆
的 ｃＮ Ｄ Ａ。Ｋｍ 等 用 Ｃｐｉ ｌ ｓｃｎｒｇｔｓ的漆 ｉ 。 ｏｒ ｅｌ ｏｇｅａ ｎ ｕ ｕ 酶 ｃ Ｎ （ｌｃ）作为 探针 克 隆得 到基 因组漆 酶 基 ＤＡ ｃ ２ ａ
因， 通过其 自身 的 启 动 子 实 现 重 组 质 粒 ｐ Ｓａ２ — Ｒ ｌｃ ｐ ｃＮ Ｄ Ａ在 啤酒酵母 中分泌表达 。
不 仅广 泛存在 于真菌 和植物 中 ， 而且 某些 昆虫 、 细菌
也 能分 泌 漆 酶 。其 中对 属 于 白腐 菌类 的担 子 菌 研 究 最 多 。根 据 漆 酶 的 来 源 主 要 分 为 漆 树 漆 酶 （ ｈ ｓＬ ｃａｅ 和 真 菌 漆 酶 （ ｕ ｇｌｌ ｃｓ ） 大 Ｒ ｕ ａｃｓ ） Ｆ ｎａ ａ ａｅ 两 ｃ
真菌漆酶的研究进展
真菌漆酶的研究进展宋瑞（安徽大学生命科学学院合肥230039）【摘要】漆酶是一种蓝色多铜氧化酶，和植物中的抗坏血酸氧化酶，哺乳动物的血浆铜蓝蛋白属同族，能够催化多种有机底物和无机底物的氧化[1,2]，同时伴随分子氧还原成水。
漆酶广泛分布于真菌、高等植物、少量细菌和昆虫中，尤其在白腐真菌中普遍存在。
漆酶特有的结构性质和作用机理使其具有巨大的应用价值。
本文就真菌漆酶结构，功能的研究进展作一综述，并对其应用作简单介绍。
【关键词】真菌漆酶三维结构功能应用1真菌漆酶结构特征1.1 漆酶的组成漆酶是一种糖蛋白，肽链一般约由500个氨基酸组成[3]，糖基含量差异较大，占整个分子质量的10%—80%[4]，据相关报道，漆酶的热稳定性可能与其糖基化有关。
糖组成包括半乳糖、葡萄糖、甘露糖、岩藻糖、氨基己糖和阿拉伯糖等。
Mayer[5]认为漆酶并不均一，它由多条5000~7000分子量的糖肽链基本结构单元组成。
由于结构单元之间的缔合度不同，造成了各种漆酶分子量的不同。
另外，分子中的糖基的差异，也会引起漆酶的分子量随来源不同会有很大的差异，从59—390ku不等。
真菌漆酶约含19种氨基酸，绝大部分为单体酶，但也有例外，如双孢蘑菇和长绒毛栓菌漆酶由两个亚基组成[6]，而柄孢壳漆酶I由四个亚基组成。
漆酶种类繁多，不同种类的真菌产生的漆酶种类不同，即使同一种真菌在不同环境下也产生不同种漆酶。
1.2漆酶的晶体结构由于漆酶是含糖蛋白质，且糖质量分数较高，一直以来很难获得X-衍射分析所用的单晶体，因此阻碍了关于漆酶结构的研究进展。
1998年第一个漆酶晶体是Ducros V[7]制备的来自灰盖鬼伞(Coprinus cinereusv)T1Cu缺失型漆酶晶体，并分析了其结构。
至今为止，Bacillus subtilis(CoA)[8]；Melanocarpus albomyces(MaL)[9]；Rigidoporus lignosus(RiL)[10]；Pycnoporus cinnabaricus(PcL)[11]；Coprinus cinereus(CcL)[12]和Trametes versicolor(TvL)[13]漆酶的三维结构已相继被报道。
真菌漆酶高级结构研究进展
真菌漆酶高级结构研究进展
高玉千;张利明;张世敏;徐淑霞;吴坤
【期刊名称】《食品与生物技术学报》
【年(卷),期】2011(030)002
【摘要】白腐菌分泌的木质素降解酶主要有木质素过氧化物酶、锰依赖过氧化物酶和漆酶3种.漆酶属于蓝色多铜氧化酶家族,可以催化氧化多种有机化合物,伴随着分子氧还原成水,但不同来源的漆酶降解能力差异很大,而此恰与漆酶的结构密切相关.作者综述了漆酶尤其是真菌漆酶结构特征、催化活性中心和高级结构等方面的研究进展.
【总页数】6页(P166-171)
【作者】高玉千;张利明;张世敏;徐淑霞;吴坤
【作者单位】河南农业大学,生命科学学院,河南,郑州,450002;河南农业大学,生命科学学院,河南,郑州,450002;河南农业大学,生命科学学院,河南,郑州,450002;河南农业大学,生命科学学院,河南,郑州,450002;河南农业大学,生命科学学院,河南,郑州,450002
【正文语种】中文
【中图分类】Q554;Q93-936
【相关文献】
1.影响真菌漆酶表达调控因素的研究进展 [J], 王晶晶;李为;胡美
2.真菌漆酶在绿色化学中的研究进展 [J], 龚睿;孙凯;谢道月
3.真菌漆酶的性质、生产及应用研究进展 [J], 刘家扬;焦国宝;有小娟;廖祥儒;孙利鹏
4.真菌漆酶的性质、生产、纯化及固定化研究进展 [J], 吴怡; 马鸿飞; 曹永佳; 司静; 崔宝凯
5.固定化真菌漆酶在环境有机污染修复中的应用研究进展 [J], 陈明雨;倪烜;司友斌;孙凯
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漆酶可行性研究报告
漆酶可行性研究报告一、研究背景漆酶是一种具有较强氧化性的酶，能够将多酚类物质氧化成酚醛类产物。
由于其在生物体内广泛存在，并且对环境友好，因此漆酶在多个领域有着广泛的应用前景，包括环境保护、食品工业和医药领域等。
随着对漆酶应用研究的深入，漆酶可行性研究也成为了研究热点之一。
二、研究目的本研究旨在探索漆酶在不同领域中的应用可行性，包括漆酶在环境保护、食品工业和医药领域的应用潜力，以期为漆酶的进一步应用提供理论基础和技术支持。
三、研究内容1. 漆酶在环境保护中的应用探索漆酶在废水处理、土壤修复和大气污染治理等方面的应用潜力，分析其对环境保护的贡献和可行性。
2. 漆酶在食品工业中的应用研究漆酶在食品防腐、色素稳定和酶促反应等方面的应用潜力，评估其在食品工业中的可行性和安全性。
3. 漆酶在医药领域中的应用探索漆酶在药物合成、肿瘤治疗和医疗废物处理等方面的应用潜力，分析其对医药领域的贡献和可行性。
四、研究方法1. 文献综述对漆酶及其应用领域的相关文献进行综合梳理和分析，获取漆酶应用的现状和研究进展。
2. 实验研究通过实验手段，对漆酶在环境保护、食品工业和医药领域中的具体应用进行验证和评估，获取实验数据支持。
五、研究进展1. 漆酶在环境保护中的应用通过文献综述和实验研究，初步确认了漆酶在废水处理中的氧化还原作用和对重金属的去除效果，验证了其在土壤修复中的降解有机污染物能力，展示了在大气污染治理中的潜在应用前景。
2. 漆酶在食品工业中的应用研究表明，漆酶能够对抗氧化物质，延缓食品氧化变质，同时在食品颜色稳定和饱和脂肪醇催化合成等方面也具有潜力。
3. 漆酶在医药领域中的应用初步验证了漆酶在药物合成和生物医药中的应用潜力，特别是在药物合成过程中的催化反应和对肿瘤细胞的抑制作用。
六、研究展望漆酶在环境保护、食品工业和医药领域中的应用潜力巨大，经过初步研究已经展现出较好的可行性和效果，但还需要更多的深入研究和实际应用验证。
真菌漆酶及其应用
但是 ,很重要的一点是这些漆酶在和铜原子连 接的半胱氨酸和 10 个组氨酸之中或周围都有严格 的保守氨基酸残基 , 任何情况下这些氨基酸都分布 在含有两对组氨酸残基的 N - 末端区域 , 或是分布 于 C - 末端的半胱氨酸和其余组氨酸残基之间 。
2. 3 漆酶的三维结构及活性中心
通过 NMR 、 EPR 、 CD 光谱等一系列研究 ,以及与 抗坏血酸氧化酶 、 血浆铜蓝蛋白等的比较分析 ,对漆 酶的 生 物 化 学 及 结 构 特 性 有 了 较 为 深 入 的 了 解
23
真菌漆酶的研究虽然有较长的历史 , 但是在很 长时期内 ,集中在体内功能的研究 ,比如它在真菌自 身发育分化中的定位 、 分布 、 专一性 、 可能生理功能 , 以及在侵染植物中扮演的角色等等
[5 ]
。随着本世纪
70 年代前后聚丙烯酰胺凝胶电泳和分子克隆等生
物学技术的问世 ,漆酶的研究也掀开了新的一页 ,从
Cys487 形成的二硫键来稳定 。284 - 327aa 残基形成
疏松的环状将第二和第三结构域连于一起 。Asn343 上连接一个 N - 型 N - 乙酰葡糖胺 。铜原子连接在 其中的两个区域内 。I 型铜原子位于第三结构域 中 ,三型铜原子位于 I 、 III 结构域的交界处 , 这和抗 坏血酸氧化酶的结构一致 。没有观察到 II 型铜原 子位点的电子密度 。这暗示了漆酶在漫长的生物进 化历程中的保守地位 。 值得指出的是 , 含四个铜原子的酶分子是最常 见的 形 式 , 而 某 些 酶 蛋 白 的 辅 基 有 例 外 的 情 况 。
[9 - 10 ]
。在此过程
中 ,氧还原很可能分两步进行 ,两个电子转移产生过 氧化氢中间体 ,该中间体在另两单电子作用下被还 原为水
漆酶工业应用的研究进展
然而，漆酶的应用仍存在一定的局限性，如对作用温度和pH等环境因素要求 较高，以及生产成本相对较高等问题。因此，未来需要进一步优化漆酶的生产和 应用条件，提高其稳定性和实用性。
此外，本次演示还发现漆酶的工业化应用需要加强其产物的分离纯化技术。 由于漆酶的底物复杂性和不稳定性，导致漆酶反应过程中产生一些副产物，影响 了漆酶的应用效果和工业化进程。因此，未来的研究方向可以包括优化漆酶生产 工艺和反应条件，提高产物分离纯化技术等。
漆酶工业应用的研究进展
01 摘要
03 研究现状
目录
02 引言 04 研究方法
目录
05 结果与讨论
07 参考内容
06 结论
摘要
本次演示主要综述了漆酶在工业应用领域的研究进展。首先，介绍了漆酶的 分类、分布及其在木材工业、食品工业、制药工业等领域的广泛应用。然后，总 结了漆酶产生菌的筛选、漆酶的表达与制备、漆酶的应用等方面的研究现状。接 着，介绍了研究漆酶工业应用的方法，包括文献调研、实验设计、数据统计等。 最后，对漆酶工业应用的研究结果进行了客观描述和解释，探讨了其应用效果的 评价、局限性和未来发展方向。
引言
漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，广泛分布于真菌、植物和昆虫中。由于其具 有高氧化活性和广泛的底物特异性，漆酶在木材工业、食品工业、制药工业等领 域具有重要的应用价值。特别是在木材工业中，漆酶可以有效地降解木质素，为 生物木材防腐、生物精炼和生物纸浆等提供新的途径。
研究现状
随着生物技术的不断发展，漆酶产生菌的筛选、漆酶的表达与制备等方面取 得了显著进展。在漆酶的应用方面，除了传统的木质素降解和木材防腐，漆酶还 在食品加工、制药、环保等领域得到了广泛应用。例如，漆酶可以用于食品添加 剂的生物合成、药物中间体的氧化还原反应以及染料脱色等。
漆酶:一种新型靶标在农业杀菌剂开发中的潜在应用
漆酶：一种新型靶标在农业杀菌剂开发中的潜在应用
路星星;孙腾达;徐欢;杨新玲;刘西莉;张晓鸣;凌云
【期刊名称】《农药学学报》
【年(卷),期】2024(26)2
【摘要】目前杀菌剂分子设计多依赖于已知的靶标蛋白,但重复针对相同靶标使用杀菌剂,无疑会增大有害生物对药剂的交互抗性风险。
因此,基于新的作用靶标开发新型作用机制的杀菌剂,可以有效解决病原菌对现有杀菌剂的抗性难题。
漆酶是二羟基萘黑色素生物合成途径中的关键酶,目前许多研究表明其缺失可使真菌生长发育及致病侵染受到影响,可作为农用杀菌剂潜在靶标进行系统研究。
本文介绍了漆酶的结构与功能,并着重介绍了近几年有漆酶抑制活性的化合物作为潜在杀菌剂的研究进展,可为更多新型漆酶抑制剂作为杀菌剂的研究提供指导。
【总页数】11页(P290-300)
【作者】路星星;孙腾达;徐欢;杨新玲;刘西莉;张晓鸣;凌云
【作者单位】中国农业大学理学院应用化学系农药创新中心;中国农业大学植物保护学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ455
【相关文献】
1.一种产漆酶真菌的鉴定及其漆酶在生物漂白中的应用
2.一种新型的α-氨基酸荧光传感器及其在酶活性检测中的应用
3.新型生物基漂白剂漆酶在洗衣粉中的应用
4.
一种新型醛酮还原酶的克隆表达、性质研究以及在不对称合成（R）CHBE中的应用5.靶标酶在除草剂研究与开发中的应用
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真菌漆酶的研究进展及其应用前景周雪婷,张跃华＊,罗志文,潘亭如,缪天琳(佳木斯大学,黑龙江佳木斯154007)摘 要:漆酶生产菌株多为白腐真菌,常用的漆酶活性测定方法有分光光度法、ABTS 法、微量热法等,其降解工业“三废”中的有毒有害物质被认为是一种效率较高,成本较低的且最有前途的方法,其对环境保护的研究以逐渐成为国内外研究的热点,本文阐述漆酶的性质、活性中心、结构特点以及其在环境治理方面的应用。
关键词:漆酶;结构;活性中心;环境修复 中图分类号:X592文献标识码:A 基金项目:黑龙江省教育厅科学技术研究项目资助(项目编号:12521573) ＊为本文通讯作者 漆酶最早由Yoshi 从日本紫胶漆树(Rhus vernicifera )漆液中发现。
19世纪末,G .Betranel 首次将能够使生漆固化的活性物质进行分离,命名为“Laccuse ”,即漆酶。
漆酶属蓝色多铜氧化酶家族[1,2],与抗坏血酸氧化酶和哺乳动物血浆中铜蛋白同源。
人们将自然界中得到的漆酶分为漆树漆酶和真菌漆酶,其中真菌漆酶极具研究价值。
漆酶在生物制浆、污水处理、防腐剂、杀虫剂等化工产品的降解效果显著,用于环境保护、环境监测等领域,在食品工业等方面也有应用[3],已逐渐成为自然科学的研究热点之一。
漆酶催化氧化不同种类型的底物已达200余种,广泛用于食品、废水处理、造纸等领域。
国内外真菌漆酶研究主要是以担子菌、子囊菌、脉孢霉、柄孢壳菌和曲霉等真菌来研究漆酶的生物学活性,细菌和放线菌的研究较少,现已在细菌生脂固氮螺菌(Azospirillum lipofer -um )中发现了漆酶的存在。
而高等担子菌中的研究对象包括白腐真菌、杂色云芝、平菇、变色栓菌,其中白腐真菌所产的漆酶为胞外酶,可作为主要的产酶者和研究对象。
1 漆酶的性质1.1 理化性质漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,不同来源的漆酶铜含量也有所不同,多含有4个铜原子[4]。
漆酶多为1条多肽链组成的单聚体,由500～550个氨基酸分子所组成,相对分子质量主要集中在50～80kD ,其碳水化合物约占15%～20%,等电点pI 为3～6,反应温度为30～60℃,pH 低的环境,漆酶的生物活性较高[5-7]。
1.2 活性中心漆酶催化中心根据其光谱性质,存在3种不同的功能:1.2.1 Ⅰ型铜含铜的蓝色蛋白质,Ⅰ型铜与2个组氨酸和1个半胱氨酸配位,紫外可见光谱λ=600nm 时出现峰值,在EPR (电子顺磁共振)谱上有1个平行超精细耦合结构,Ⅰ型铜参与分子内的电子传递,将电子从底物传递到其它铜原子上。
1.2.2 Ⅱ型铜II 型铜与2个组氨酸和1个水分子配位,形成T 型几何结构,没有明显的可见吸收光谱,但有EPR (电子顺磁共振)信号。
1.2.3 Ⅲ型铜与漆酶的催化作用密切相关,经实验研究其为活性中心,由2个铜原子通过1个-OH 桥配位连接起来组成四面扭曲的四方立体双核铜区结构,铜原子之间具有抗磁性,其距离是0.38n m 。
在紫外可见光谱λ=330nm 处有最大吸收峰,在EPR 上无谱带[8～14];为了测定漆酶活性中心,将其经过抑制剂处理后,Ⅲ型铜在EPR 上出现有裂分峰,表明外源性配体与Ⅲ型铜发生了配位,1个Ⅱ型铜和2个Ⅲ型铜形成三核铜簇,双氧还原的反应位置在三核铜簇,此时Ⅲ型铜已结合5个配体,使其氧化性降低,限制了还原,同时也抑制O 进入三核中心区。
另有实验表明,将漆酶晶型结构被完全还原,Ⅰ和Ⅱ型铜的配位环境不变,Ⅲ型铜的-OH 桥配体则在反应中消耗,2个Ⅲ型铜之间距离亦增加[15]。
1.3 检测方法检测漆酶活性方法有分光光度法[16]、ABTS 法、微量热法、测O 2法、高效液相色谱法[17]、极谱法[18]等。
AB TS 法测定漆酶,常用醋酸钠溶液作为缓冲溶液,反应体系内ABTS 的浓度为0.5mmol /L 。
漆酶对不同种底物的亲和力也有显著地差异,但其对ABTS 的亲和力和催化能力普遍很高,测得的酶活性值也高,此方法反应条件不高,使用安全,常温下性质稳定,测定的OD 值相对稳定而准确[19]。
微量热法测定漆酶的活性,利用LKB -2107Batch 型微量热系统,将其温度调至298K ,pH 调至7.4,此方法漆酶的提取物样品用量较少,可直接对酶的悬浮液进行测定,其对反应体系没有任何限制或干扰,适合研究酶促反应中的酶活。
分光光度法测定漆酶酶活的基本原理是选定某种漆酶作用的底物,底物在漆酶催化作用下首先形成底物自由基,底物自由基浓度与吸光值成正相关,其在一定的光波波长下存在吸光系数的最大值,依据吸光值随时间变化的关系计算出酶活。
分光光度法因其操作简单、快速、较准确、无需配备昂贵仪器设备等特点,得以在漆酶测定实验中广泛应用[20]。
2 漆酶的应用2.1 工业污水治理真菌降解木质素目前主要集中于生物制浆方面。
传统的氯法漂白,在去除纤维原料中木质素的过程中,仍有3%～12%的残留。
在漂白废水中会产生大量有毒、有害物质,严重污染农业与技术 第32卷 第9期 2012年9月2 AG RIC ULTURE AND LTECHNOLOG Y环境,而且纸浆中残留的木质素会造成纸张质量下降。
与化学漂白相比,生物制浆利用真菌脱木素的原理能够高效的提高纸浆中残留木质素的降解率,其卡伯值降低了19%,且漂白的纸张不易返黄,漂白后纸浆的白度可达到52.4%ISO,其物理性质也有所改善,裂断长和撕裂指数分别提高了20%和13%。
在技术推广方面,少量改进设备和工艺即可实现。
用固定化漆酶的方法处理纸厂废水,真菌漆酶能降解色素和木质素类物质[21～24],对去除废水中的木质素及其衍生物、单宁和酚醛化合物等有毒物也有良好效果[25],有助于造纸业最终实现清洁生产;在实际应用方面,白腐真菌的产物漆酶等木质素降解酶类可用于治理污水,制成生物反应器,用于降解工业染料。
白腐真菌学应用于工业染料废水的脱色,单独用漆酶对桉木硫酸盐浆CE H漂白废水进行脱色,脱色率为24%左右,可以脱其中40%以上的有机氯化物等有毒物质[26～28]。
将培养液中粗抽提液进行了分析,表明只有漆酶活力和染料的脱色效果呈正相关,说明漆酶在其中起到重要的作用。
2.2 环境激素降解2.2.1 对致癌多环芳香族化合物(PAHs)的降解生产生活中产生的PAHs,由于生物难降解性以及高度亲脂性导致在环境中高度富集,然而漆酶对PAHs类化合物降解效果是相当可观的,如粗酶液对苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽的降解率分别达80%和30.2%。
白腐真菌分泌的漆酶和过氧化酶经过加工纯化后可氧化大多数种类的PAHs,如作用于硝基苯和蒽醌混合物,12～24d后去除率将不小于90%。
对于漆酶氧化相对分子质量较大的PAHs类物质,采用的方法是间接氧化反应,即底物与酶不直接接触,而通过酶介体系统(L MS)来实现的,通常最常用的介体是ABTS和HBT,使降解效果明显提高,提高比率与介体浓度呈正比。
在无介体存在的情况下,用纯漆酶的处理72h后,苊,蒽被氧化35%和18%,而二氢苊、荧蒽、芘、苯并a蒽、屈、苯并b荧蒽及苯并k荧蒽的氧化率仅为10%[29]。
2.2.2 降解苯酚在工业“三废”、化学农药中多含有毒物酚或芳胺,实验证明真菌产生的漆酶能够有效降解石油精炼厂废水中的邻苯二酚、甲基-邻苯二酚、羟基脲等污染物。
漆酶对苯酚类混合物的去除速率与污染物化学结构的复杂性有直接的关系[30]。
2.2.3 污染物的降解氯酚类有机化合物是重要的工业原料,用于生产染料、防腐剂、杀虫剂等化工产品。
漆酶能氧化蒽和致癌物质苯并芘,在降解相对分子质量较大的氯酚及其衍生物时,运用介体ABTS可明显增强这种作用,蒽被氧化的终产物为蒽醌[31]。
另外漆酶对氯酚及其衍生物的转化能力与芳环上氯的取代位置和数量有关,其邻位和对位的氯酚较易去除。
2.3 生物传感器生物传感器的特点就是定性定量测量被分析物质。
在生物检测方面,运用纤维素固定漆酶,可检测茶叶加工过程中茶酚的变化情况,每个酶元件可作500次以上检测,在常温下可保存2个月。
生物传感器还可以用于检测来自煤炭、石油、天然气、造纸等工业污水中的木素、酚类等物质;在选择性检测方面,在短时间内就可以迅速检测和辨别吗啡,且非常灵敏,其原理为以漆酶为基础,将葡萄糖脱氢酶固定在Clark氧电极上,漆酶通过消耗氧气可以氧化吗啡,产生葡萄糖脱氢酶,但不能氧化可卡因,因此可选择性检测吗啡[32]。
在环境监测方面,以邻苯二酚为检测目标,研究了一种基于磁性纳米粒子固定漆酶的邻苯二酚生物传感器制备方法及其在城市生活垃圾堆肥中的应用,制备Fe3O4磁性纳米颗粒,将其转化为戊二醛将漆酶共价固定,借助磁场吸附在磁性电极上,检测垃圾堆肥中的邻二苯酚[34]。
漆酶作为生物传感器的特点是专一性强、速度快、可连续操作、简便、测定结果直观并有数据记录储存,需要不断对漆酶的生理性质做更深入研究。
3 应用前景真菌漆酶的作用底物广泛,可增加饮料的稳定性,又参与降解木质素,与有毒的酚类物质、苯氧基类除草剂、石油工业废水作用而降解毒性,在食品工业、环境保护等方面得到广泛的研究与应用。
漆酶的研究有很多问题函待解决,如影响漆酶的分子结构、作用机理及其相应微生物分泌漆酶等方面的研究,如何保持或延长漆酶活性等方面;国内外学者还在不断开发和完善漆酶在各领域中的应用。
鉴于大多数微生物分泌漆酶的量仍然非常有限,而漆酶应用越来越广泛的情况,研究如何增加真菌漆酶的产量,利用发酵条件较易实现,生产周期较短且酶活性保持较稳定的漆酶会更有现实价值;而白腐菌以其作为最主要的分泌漆酶的产生者,将会得到更多的关注与更深层次的研究。
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