固定化漆酶的酶学性质研究文献综述
2020-05-24 12:17:24
一、漆酶
1.1 漆酶的概述
漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,可催化酚类、芳胺类等单体聚合,也可催化合成多种具 有生物活性的物质,且唯一的副产物是水,因其催化过程对环境污染小而受到青睐。漆酶 在真菌、植物、原生物等都有发现,特别是在大型真菌如担子菌、子囊菌和半知菌等中 发 发现较多。此外在在高等动物也有发现[1]。
1.2 漆酶的催化特征
漆酶利用自由基反应机理完成4个电子的转移,它利用铜离子特有的氧化还原能力氧化酚类和芳香类化合物,同时将分子氧还原成水。在 200多种氧化还原酶当中,只有 6 类酶可以催化这种有氧的反应 (细胞色素氧化酶、漆酶、L-抗坏血酸氧化酶、血浆铜蓝蛋白、胆红素氧化酶和吩恶嗪合成酶)[2]。另外漆酶催化的聚合反应,能够生成一些传统化学方法所不可能合成的聚合物。通常认为聚合反应过程中,首先由底物传递给漆酶一个电子,形成底物自由基,然后底物自由基与其它分子耦联产生二聚体、三聚体乃至多聚体。依据反应过程分子种类的不同,聚合反应可以分为同源分子聚合和异源分子聚合。根据耦合位点的不同,聚合物键和类型也可分为C-O,C-N和C-S等类型,产物又分为酚型、醌型等不同种类[1]。
1.3 漆酶的应用
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、 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用[3]。由于漆酶有较好的底物专一性和稳定性,可降苯酚和甾体类激素及其衍生物、多环芳烃化合物、在环境保境方面具有巨大的应用价值。除此之外,还有研究者利用固定化漆酶去除填充床反应器内的干扰物,可见漆酶的应用十分广泛。但游离漆酶在使用过程易随环境的变化
变性失活且不易从反应体系中分离达到重复使用的目的,在一定程度上限制了漆酶的工业化的应用,利用载体对酶进行固定化处理的酶固定化技术是实现酶重复连续使用和稳定性改善的有效手段[4]。具体有将漆酶固定在CuTAPc-Fe3O4纳米结合粒子上,可用于监测溶液中氧的浓度,将测定结果与碘法相比较并无显著差异,光纤氧传感器检测浓度高,响应时间短,可用于溶解氧的在线监测[5]。漆酶可以被应用于造纸、环保、食品、医药、 纺织等各个领域。漆酶既能催化木质素聚合,又能促进木质素降解; 既被用于生漆固化成膜,木质素聚合改性、提高纤维素间的自粘合性、纸张漂白、纺织废水处理和染料合成,又被用于果汁和酒类澄清,改善饮料的色泽和口感。漆酶催化反应形成的自由基团 对癌细胞有杀伤作用,可制备抗癌药物。在免疫检测中,利用漆酶催化的氧化反应特性特点能去除胆红素和抗坏血酸等干扰物质,还可替代过氧化物酶作为新的标记酶。在生物修复中漆酶可有效降解酚类等污染物。随着分子生物学进展,漆酶的新用途将会被不断掘,给人类带来福音[6]。本课题用磁性Fe3O4作为固定化的载体。
二、磁性纳米粒子
2.1 磁性纳米粒子的概述
磁性金属纳米粒子因其种种独特、优良的性质受到了众多研究者的广泛关注。近年来来 ,由于在超高密度信息存储、催化、巨磁阻抗、磁光材料、吸波材料、铁磁流体以及生物 物医学等方面显示的巨大应用前景 ,磁性纳米材料引起了人们的极大兴趣。作为磁性 纳 纳米材料中重要的一类 ,磁性金属纳米材因其优良的电导率、磁性、催化等性能尤为引人 起广泛的关注[7]。磁性纳米粒子(MNPs)除了具有纳米粒子的体积小、表面积大、活性位点 点高等特点外,其本身具有磁学特性使MNPs在分离科学领域具有独特的优势[8]。