真菌漆酶探究进展和其应用前景

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1、真菌漆酶探究进展和其应用前景摘要：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(Rhusvernicifera)漆液中发现。

2、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、脉胞霉、柄胞

3、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（Azosp让订lumlipoferum）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pl为3〜6,反应温度为30

4、〜60°C,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：1.2.1I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，紫外可见光谱入=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。1.2.2II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。1.2.3III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

5、过1个-0H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0.38nmo在紫外可见光谱入=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±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0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-0H桥配体则在反应中

6、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02法、高效液相色谱法［17］、极谱法［18］等。ABTS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/L0漆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0D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

7、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

8、%〜12%的残留。在漂白废水中会产生大量有毒、有害物质，严重污染环境，而且纸浆中残留的木质素会造成纸张质量下