白腐菌漆酶特性及异生芳香化合物的降解.pdf

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1、第卷第期林产化学与工业年月#############################################################白腐菌漆酶特性及异生芳香化合物的降解!侯红漫，，周集体，陈丽（大连理工大学环境科学与工程学院，辽宁大连；大连轻工业学院生物与食品工程学院，辽宁大连）摘要：漆酶是一种含铜多酚氧化酶，在白腐菌中普遍存在。漆酶可催化酚类化合物和芳香胺的氧化，在小分子介体物质存在下，漆酶氧化范围可进一步扩大。本文对漆酶降解纺织染料、多环芳香化合物、氯化芳香化合物的机理及最新研究进展作一介绍。在纺织染料中，蒽醌类染料为

2、漆酶底物，可被漆酶直接氧化，而偶氮染料和靛青染料为非酶底物。当小分子的还原介体存在下，可介导酶与非酶底物染料之间的氧化；漆酶对多环芳烃的氧化也多属于酶与非酶底物之间的氧化，因此，选择合适的介体物质非常重要；漆酶可氧化氯酚类物质形成自由基，然后形成低溶性聚合物，可通过沉淀去除，介体物质的存在也有助于氯化芳香化合物的降解。关键词：漆酶；降解；异生芳香化合物中图分类号：文献标识码：文章编号：（）""，，，（，，，；，，，）：，，，，，，：；；白腐菌是自然界中最重要的木质素降解菌，通过分泌胞外氧化酶———木质素降解酶，降解木质素。近年来研究发现，

3、这个酶系统还能氧化环境中难降解的异生芳香族化合物，如：芳香族染料、多环芳香碳水化合物（）、氯代芳香化合物等。木质素降解酶系统的主要组成包括：木质素过氧化物酶（）、锰!收稿日期：作者简介：侯红漫（），女，辽宁大连人，副教授，博士生，从事工业微生物及酶学研究。林产化学与工业第卷过氧化物酶（）和漆酶（）等，其中漆酶最具实际应用潜力。本文主要介绍漆酶特性以及对环境中异生芳香化合物的降解作用。漆酶（，）是一种含铜的多酚氧化酶，广泛分布于自然界，已在植物、真菌、昆虫以及细菌体内发现，其中最主要的产漆酶者是担子菌中的白腐菌。漆酶可催化大量酚类化合物和芳

4、香胺的氧化，而且在还原介体物质存在下，漆酶的底物范围可进一步的扩大。在白腐菌木质素降解酶系统中，漆酶与过氧化物酶相比，具有更大的实际应用价值。首先，木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶是在既限碳、又限氮条件下产生的严格次级代谢产物，在工业废水中碳、氮源营养物的存在限制了细胞对酶的分泌［］；由于木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶在降解有机污染物时，需要大量的作为辅助剂［］，这在现实情况下很难实现，限制了其在实际生产中的应用；漆酶可在碳和或氮存在条件下由菌体分泌［］，更重要的是漆酶具有氧化还原电位，能把分子氧直接还原为水，在没有和其它次级代谢产物存在下

5、，可催化有机污染物的氧化。因此，漆酶在生物技术和环境保护方面有着巨大的应用潜力。目前，漆酶已尝试地用于造纸木质素的处理、含酚工业废水的处理、纺织染料废水的处理、环境中的降解、杀虫剂和农药的降解等。目前，许多白腐菌漆酶已被纯化，并进行了大量的酶学研究［］，编码漆酶的一些基因也已被克隆和表达［］，但是漆酶的生物学作用仍不完全清楚。最初人们一直认为木质素的降解只与木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶有关，后来发现只产漆酶的白腐菌对木质素也有降解作用［］。研究表明，漆酶在木质素降解酶系统中的作用比人们最初想象的更加重要。白腐菌漆酶的特性!!漆酶的理化性

6、质漆酶存在于一个有趣的酶系家族，不同来源的白腐菌漆酶，其碳水化合物的含量不同，铜的含量也不同，而且表现出多基因表达［］，使漆酶具有明显的多样性。白腐菌漆酶为胞外蛋白，研究人员认为其碳水化合物含量的不同是漆酶所处胞外位置的必然结果。在菌体培养基中存在着大量的蛋白水解和糖苷化活动，会使酶分子的重要组成部分通过多肽链切口或碳水化合物的修饰而被改变。纯化后的漆酶每个酶单位含有个铜原子，专家认为铜原子含量低应当引起注意，其一在酶纯化中分级分离可能破坏铜原子，其二酶纯化常常会造成铜中心的选择性缺失［］。典型漆酶的分子质量在，含有的碳水化合物，而的漆酶

7、，在沉降分析中分子质量为，与变性条件下进行的电泳分析及基因序列分析结果不一致。电泳测得的分子质量为，这可能是由于漆酶为酶单体的聚合体，通过沉降分析和凝胶过滤分析测量分子质量是不可靠的。一部分白腐菌在正常或诱导条件下会产生数种同工酶，同工酶的分子质量和性质也不完全一样［］。!"漆酶结构与催化来自植物和真菌的漆酶已被测序，它们与其它已知含铜氧化酶的序列同源性很低，但结构上的类似确是非常明显的，铜结合区域被高度保留下来，在几乎所有含铜氧化酶中得到证实。漆酶一般含有四个铜原子，根据光谱学和顺磁特征，可分为种类型［］：一型铜为篮色蛋白（），有信号；

8、二型铜没有明显的可见吸收光谱，有信号；三型铜在有最大吸收峰；二型铜和三型铜形成三核铜簇，其中个三型铜通过羟基相连，三核铜簇是双氧还原的位点。漆酶是单电子氧化还原酶，具有广泛的底物专一性，可氧化