漆酶在染料脱色和疏水性芳香化合物降解转化中的应用研究

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1、山东大学博士学位论文摘要环境问题是人类2l世纪所面临的几个重大问题之一，环境保护也因此成为许多科技工作者竞相研究的课题。随着生物科学和生物工程的迅速发展，生物技术在环境保护领域逐渐展示了巨大威力，酶在环境保护方面的应用已呈现出良好的发展前景。漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，它能够催化大量的酚类和芳香胺类化合物的氧化，在小分子介体存在下，其氧化底物的范围还可进一步扩大。由于漆酶作用底物广，因此它在废水处理、生物漂白、芳香化合物转化、环境监测等方面具有重要的应用价值。漆酶的酶学性质与其来源有关，本文研究了Irpexlacteusdft．1漆酶催化染料脱色反应的

2、动力学，考察了反应介质条件和添加剂对脱色效果的影响，并利用响应面法研究了Irpexlacteusdfl．1漆酶催化染料RB亮蓝(RBBR)脱色过程中多参数之间的交互作用。本文还考察了不同类型表面活性剂(阳离子型、阴离子型和非离子型)和聚乙二醇(PEG)对漆酶酶学性质影响以及非离子表面活性剂TritonX．100对漆酶催化转化疏水性芳香化合物双酚A(BPA)的影响及机制，研究了不同类型表面活性剂组成的反胶束体系中漆酶的催化性能，探讨了PEG400对AOT／异辛烷／水反胶束中漆酶催化BPA降解转化的影响及其相应机制，为进一步研究漆酶在反胶束中催化转化芳香化

3、合物提供了理论基础。一、Irpexlacteusdfl-1漆酶催化染料废水脱色来源不同的漆酶对染料废水降解和脱色的能力不同，其最佳反应条件也不同。由于介体价格较贵，因此寻求无介体的漆酶催化染料脱色体系可以有效地降低染料废水的处理成本。Irpexlacteusdft-1漆酶是一种新型漆酶。本文选用了三种不同类型的染料，研究了在不加介体的情况下Irpexlacteusdfl．1漆酶催化染料脱色反应的动力学，考察了反应介质条件和添加剂(非离子表面活性剂)对脱色效果的影响。研究表明，Irpexlacteusdft．1漆酶可以在不加介体的情况下对葸醌染料茜素红、

4、偶氮染料甲基红和三芳基甲烷染料溴甲酚绿较好地脱色。染料结构不同，脱色效果不同，而且最佳脱色pH也不同。当加入TritonX．100和Brij30后，由于低浓度下它们对漆酶有激活作用和稳定化作用，染料脱色率有所提高。山东大学博士学位论文响应面方法(RSM)运用了数学和统计学方法，可以用来建立模型、分析多变量间的交互影响作用，目前已经被应用于许多化学和生化过程的最佳化和评估独立变量间的交互影响。本文通过Box．Behnken设计研究了Irpexlacteusdft-l漆酶催化染料RB亮蓝(RBBR)脱色反应中不同参数(温度、pH、酶浓度和反应时间)之间的交

5、互作用，得到了漆酶催化染料RBBR脱色的二次模型。高F值(2279．28)和低P值(<0．0001)表明该模型是显著的。结果表明，酶浓度是影响染料脱色过程的关键因素，pH与温度的交互作用最为显著。参数与响应间的高R2值(0．9996)表明响应面二次模型在本研究中较为适用。二、添加剂对水溶液中漆酶催化性能的影响研究在不同类型的表面活性剂组成的反胶束体系中，酶表现出的催化性能不同。这与反胶束体系的界面性质有关。聚乙二醇(PEG)是一种合成聚合物，能够溶解于水中，在漆酶转化酚类污染物时，能够明显提高酚类物质的转化率。为了阐明不同反胶束中漆酶催化性能的差异和P

6、EG对漆酶催化性能的影响，我们选定了三种不同的表面活性剂(阳离子CTAB，阴离子AOT和非离子TritonX．100)和PEG，考察了其对漆酶酶学性质的影响。研究表明，它们在不同浓度下对漆酶活性的影响不同。PEG对漆酶活性没有影响。非离子表面活性剂TritonX．100在低浓度下对漆酶略有激活作用，而阳离子表面活性剂CTAB和阴离子表面活性剂AOT均抑制漆酶活性。当表面活性剂浓度较高时，三种表面活性剂均使酶活性降低。PEG对漆酶的最佳反应pH没有影响。CTAB和AOT使漆酶的最佳pH略向低pH值方向移动，而TritonX．100则使其向高pH值方向移动

7、。TritonX．100和PEG没有引起漆酶最佳反应温度的变化，而加入CTAB和AOT后，最佳反应温度值降低。在水溶液中加入TritonX．100和PEG有利于漆酶的热稳定性提高，而CTAB和AOT使漆酶热稳定性降低。在非离子表面活性剂TritonX．100存在下，漆酶催化疏水性芳香化合物双酚A(BPA)转化反应的研究表明，TritonX．100可以明显提高BPA的转化率，特别是在TritonX．100的临界胶束浓度(CMC)附近。研究还发现，TritonX．100的存在可以提高反应体系中漆酶的稳定性。荧光发射光谱研究表明，漆酶与TritonX．100

8、间存在着相互作用，且这种相互作用有利于漆酶的折叠并使之稳定Ⅱ山东大学博士学位论文化。束缚在漆酶