漆酶在环境保护领域中的研究及应用进展

对漆酶催化活性中心的结构与功能进行分析,总结了漆酶活力检测及影响因素,介绍了漆酶在工业中的应用,详细阐述了在环境保护领域中的应用与研究。     

农业废物堆肥中高产漆酶新菌株的分离鉴定及酶学性质研究

从农业固体废物堆肥中分离得到1株高产漆酶的新菌株,通过对其形态特征和ITS序列分析,鉴定该菌株为哈茨木霉(Hypocrea lixii).以Cu1AF和Cu2R为引物对该菌株的漆酶基因进行扩增,PCR产物回收克隆后测序得到长度为148 bp的漆酶基因片段.在液体培养条件下,菌株漆酶活力可达到67.5 U.mL-1.对该菌株的漆酶酶学性质初步研究显示:漆酶相对分子质量大约为60×103,酶反应的最适温度为35℃,最适pH为4.0;在60℃时漆酶半衰期>1 h;漆酶氧化2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)的米氏常数(Km)值为1.00 mmol.L-1;金属离子对酶活的影响很大,Na+、Fe2+、Fe3+、Pb2+、Zn2+对酶活都有抑制作用.该菌株有很好的应用潜力来作农业废物堆肥处理系统的强化菌剂.     

漆酶对染料废水脱色的应用研究

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,近年来在染料废水脱色领域的应用研究取得了长足发展.染料废水具有产生量大、危害性强、难于生物降解等特点,对印染废水脱色研究发现,漆酶是处理染料废水最具潜力的生物酶.当前研究最为广泛的是真菌漆酶与细菌漆酶.真菌漆酶具有作用pH偏酸性、适宜温度范围窄、培养周期长、易纯化等特点,细菌漆酶具有作用pH与适宜温度范围较广、培养周期短、不易纯化等特点.将漆酶在载体上进行固定化,可达到便捷高效、重复使用的目的,载体材料不断优化,推动漆酶实现更广泛的实际应用.     

漆酶介体系统对孔雀绿的脱色研究

研究了漆酶介体系统对代表性三苯甲烷类染料孔雀绿的脱色处理。漆酶介体系统对孔雀绿的脱色效率比单独使用漆酶要高出10倍。高浓度的孔雀绿对漆酶介体系统的脱色效率有抑制作用,最适的pH值和温度分别在4.2和32°C左右。介体浓度的提高可促进脱色率的增加,但高浓度的介体会抑制脱色效率。漆酶和漆酶介体系统对孔雀绿的脱色机制上存在不同,前者的作用机制为脱甲基反应,而后者的脱色机制为自由基介导的聚合反应。     

平菇漆酶的性质和应用研究

通过采用硫酸铵分级沉淀对平菇菌种831和予6两菌种所产生的漆酶进行了初步分离,并对酶的性质进行了初步研究,研究表明它们的最适反应温度都在60℃,最适反应pH都在3.0,对831漆酶进行除酚和固定化脱色的研究表明,在最佳除酚条件下50℃,pH5.0,反应3h,对25mg/L单宁酸的去除率可达24.4%,在所研究的不同固定化材料中,以尼龙网为材料的固定化效果最好,固定化酶对50mg/L的活性艳蓝脱色率可达游离酶脱色率的76%,重复应用4次脱色率没有降低趋势,之后逐渐下降。     

平菇漆酶的性质和应用研究

通过采用硫酸铵分级沉淀对平菇菌种831和予6两菌种所产生的漆酶进行了初步分离,并对酶的性质进行了初步研究,研究表明它们的最适反应温度都在60℃,最适反应pH都在3.0,对831漆酶进行除酚和固定化脱色的研究表明,在最佳除酚条件下50℃,pH5.0,反应3h,对25mg/L单宁酸的去除率可达24.4%,在所研究的不同固定化材料中,以尼龙网为材料的固定化效果最好,固定化酶对50mg/L的活性艳蓝脱色率可达游离酶脱色率的76%,重复应用4次脱色率没有降低趋势,之后逐渐下降。     

漆酶催化氧化雌酮的研究

以空气中氧气为氧化剂,用漆酶催化水中的雌酮,分别研究反应体系的PH值、温度、漆酶浓度、底物浓度对雌酮去除率的影响。结果表明：pH值4—5范围内,pH=4．5时,雌酮的去除率最高,40min后可达91％;适宜温度范围为22．5℃～27．5℃,反应的最适温度为25℃,40min后可达93％;适量增加漆酶浓度可提高反应速度和去除效率,但过量的漆酶会造成酶分子对E1的包裹而降低催化效率;漆酶在较宽的底物浓度范围内对雌酮都有催化效果。     

漆酶催化氧化水中雌激素的研究

采用漆酶催化氧化去除水中5种雌激素(BPA、E2、EE2、E1、OP),探讨了pH和水溶性天然有机质(NOM)对雌激素处理效率的影响,并深入研究了EE2在漆酶催化氧化过程中的反应动力学以及主要的反应产物.结果表明,水中雌激素均可被漆酶有效地去除,其反应的适宜pH值范围为4～6;NOM对5种雌激素的去除效率在反应初期有较明显的抑制作用;漆酶催化氧化EE2的过程遵循二级反应动力学,而在反应过程中,漆酶的稳定性比过氧化物酶要高;由自由基耦合形成的EE2二聚体是漆酶反应的主要产物.     

固定化漆酶磁性纳米材料的合成及对合成染料的降解

介绍了一种温和无损固定化漆酶的方法,并研究了其对合成染料的降解行为。首先采用共沉淀法合成乙二胺四乙酸(EDTA)功能化的磁性纳米粒子,并以Cu2+为桥基,通过螯合作用将漆酶固载于EDTA功能化的磁性纳米粒子表面。通过透射电镜、紫外-可见光谱仪等对磁性固定化漆酶纳米材料进行了表征。固定化漆酶磁性纳米材料尺寸在15 nm左右,具有良好的磁响应能力,漆酶固定化率可达223 mg/g;在最佳降解条件下,其对孔雀石绿和碱性品红均表现出良好的降解能力;同时固定化漆酶具有较高的稳定性和重复使用性,便于回收利用。     

漆酶降解有机污染物的研究进展

文章综述了漆酶的来源及性质、催化氧化机制、催化氧化有机物的作用方式及影响其活性的因素,并分析了其在有机污物染治理方面的应用现状。综合国内外研究现状,开发新型的漆酶磁性纳米固定化材料及构建高效产漆酶基因工程菌是实现漆酶工业化应用的重要研究方向。     

漆酶去除造纸废水中木素及多酚类化合物应用

漆酶是一种多酚氧化酶,参与木素的降解或聚合,具有氧化木素的能力。制浆造纸废水中含有大量的木素衍生物及多酚类化合物,这些化合物中有许多物质有较大毒性的,这给废水的生物处理带来了不利影响。木素和多酚类化合物又是废水COD、BOD及色度的主要来源。在漆酶的存在下曝气,可使此类化合物聚合或降解,进而通过絮凝沉淀或深度氧化除去。文章综述了近年来漆酶在制浆造纸废水处理中的应用与研究现状。     

Irpex lacteus dft-1漆酶在反胶束中的催化性能研究

对酶工程而言,在反应体系中保持较高的酶的活性和稳定性是取得较高酶催化效率的关键。文章考察了不同参数,即含水量W0、缓冲液的种类、pH和离子强度、AOT浓度和酶浓度对Irpex lacteusdft-1漆酶在AOT/异辛烷反胶束中的催化活性和稳定性的影响。结果表明,酶活性随W0的增大而提高,当W0>35,其活性不再有明显的变化,而其稳定性在较小的W0下较好。酶的最佳反应pH为4.2,但稳定性随pH的升高而增强。在较小表面活性剂浓度下,酶活性和稳定性较高,随着表面活性剂浓度的提高,酶活性和稳定性下降。不同的缓冲液体系对酶的活性和稳定性影响不同,酶活性随缓冲液离子强度提高先升高而后下降,而酶在较小的离子强度下具有较好的稳定性。酶浓度升高其活性提高,但对酶的稳定性没有明显的影响。     

漆酶/ABTS介体系统对吲哚的降解研究

采用纯漆酶与介体2,2-连氮-双-(3-乙基苯并噻吡咯啉-6-磺酸)(简称ABTS)组成的漆酶/ABTS介体系统对低浓度吲哚进行降解实验。综合考虑,选取降解条件为pH 3、ABTS 0.5 mmol/L,漆酶添加量1 U/mL时,对低浓度吲哚溶液的降解效果最佳,降解率达到80%以上。介体ABTS的加入对降解率的提高发挥了重要作用。体系中决定吲哚降解率高低的重要因素为pH和介体浓度,漆酶添加量影响较小。在HPLC谱图2.4 min和2.7 min出现的新物质可能是氧化吲哚和靛红。     

基因工程菌漆酶对蒽醌染料的脱色研究

利用基因工程菌甲醇毕赤酵母(PMAD16/pMETαA-Lcc1)培养产生的重组漆酶,研究了重组漆酶对蒽醌染料Remazol Brilliant Blue R脱色的影响。结果表明:重组漆酶对蒽醌染料RBBR脱色的最佳pH值为4.5,温度为45℃,当溶液中漆酶活力为10.0U/mL时,在最适脱色条件下作用14h,粗漆酶和纯化漆酶对蒽醌染料RBBR(80mg/L)的脱色率分别为95.2%和87.5%,重组漆酶可有效地使蒽醌染料RBBR脱色。     

漆酶的逆胶束萃取条件优化的研究

研究了生物表面活性剂逆胶束体系萃取纯化漆酶的后萃的过程.在此逆胶束体系中,表面活性剂采用一种阴离子生物表面活性剂鼠李糖脂(rhamnolipid, RL),溶剂采用异辛烷.分别考察了4种不同离子种类(NaCl, NaBr, KCl和KBr)与不同浓度、4种不同助溶剂种类(正丁醇,正己醇,正庚醇及正辛醇)与不同比例、乙醇的含量以及温度对漆酶的后萃过程的影响.结果表明,0.25mol/L KCl或0.20mol/L KBr能够得到较好的萃取效果;在四种助溶剂中,正己醇(比例为0.5)和正庚醇(比例为0.5)效果比较好;乙醇加入量为9%效果最优;最适宜温度为35℃.在上述条件下,漆酶的酶活回收率和纯化倍数分别高达90%,4.7倍.电泳分析结果进一步证实了漆酶的纯化效果较好.研究证明鼠李糖脂逆胶束萃取酶类具有广阔的应用前景.     

环氧化PVA载体固定漆酶的最佳工艺条件研究

在T=35℃,HAc-NaAc缓冲溶液pH为4的条件下,用环氧化PVA载体对漆酶进行固定化,固定后酶活为游离酶活的95%。用该固定化漆酶处理制浆造纸废水,反复使用6次后,酶活仍保持为初始酶活的45%,且每次COD去除率在40%以上,处理后的废水BOD增大了50%,废水可生化性得到很大提高。     

红芝所产漆酶对蒽醌染料的脱色研究

以红芝Ganoderma lucidum发酵所得漆酶粗酶液对蒽醌染料进行脱色实验,分别考察了反应时间、染料浓度、温度、pH、转速等条件对蒽醌染料脱色的影响。结果表明,红芝漆酶粗酶液对蒽醌染料具有很好的脱色效果,脱色的适宜条件为:染料浓度150mg/L、反应温度40℃、pH值3.5。在上述条件下反应8h,蒽醌染料脱色率可达90%左右,摇床转速对染料脱色影响不大。     

白腐真菌组合培养提高漆酶酶活的作用机制研究

采用白腐真菌组合培养的方式提高漆酶酶活,并对组合后菌株相互作用机制进行了研究.菌株55(Trametes trogii)和菌株m-6(Trametes versicolor)组合后漆酶酶活较菌株55和m-6分别提高了24.13倍和4.07倍;组合后菌株间不存在抑制作用;平板培养时,两菌株菌丝生长止于菌丝交界处,该处漆酶酶活最高并分泌褐色色素;液体培养时,菌株m-6对组合后漆酶酶活的提高起着更为重要的作用:向菌株55的培养物中添加菌块m-6,其酶活比向菌株m-6培养物中添加菌块55时的酶活高7.03倍,并且菌株m-6胞外物对菌株55的漆酶分泌也有明显的刺激作用,其中加入20 mL过滤灭菌胞外物可使菌株55漆酶酶活提高6.79倍,而且胞外物高温灭菌后仍能刺激菌株55的漆酶分泌,加入20mL后酶活比对照高4.60倍;Native-PAGE活性染色结果表明组合后同工酶种类未发生变化,但有3种同工酶的浓度升高.     

水稻秸秆经漆酶预处理后产沼气研究

利用秸秆产沼气是秸秆无害化处理解决环境污染问题的可行手段.本研究针对秸秆特殊结构而导致产沼气少、启动慢、利用率低等问题,采用自培养漆酶预处理水稻秸秆,提高了秸秆产气率及利用率.通过研究发现,当漆酶添加量为40 mL、发酵温度为35℃、预处理7d的条件下,秸秆的产气量最高;同时发现,金属离子的添加对沼气产量有很大影响,其中Cu2添加后产气量提高最多.另外,研究发现预处理天数为24 d的秸秆木质素纤维素降解率最高.     

真菌漆酶及其在环境污染控制中的应用

综述漆酶的分子结构 ,催化机理及其在环境污染控制中的应用等方面的研究概况