理论教育 生物降解:白腐菌毛栓菌漆酶的烯烃氧化效果

生物降解:白腐菌毛栓菌漆酶的烯烃氧化效果

更新时间:2025-09-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:5.2.5.2烯烃来自白腐菌毛栓菌的漆酶曾被用于烯烃氧化。

真菌酶可有效降解多种顽固型环境污染物,此类真菌酶大多为胞内酶,而在自然界中常与真菌降解木材有关。某些白腐菌,如朱红密孔菌能产生高浓度水平的漆酶,但漆酶在生物降解中的潜力并没有得到很好的描绘。通过定点基因突变实现漆酶在毕赤酵母的表达,可以提高漆酶的含铜活性位点与电极之间的电子转移速率。这种经过设计改造的漆酶可提高在某些特定的生物降解过程的效率(Strong and Claus,2011)。

5.2.5.1 三氯苯酚

在白腐菌中,豹斑革耳和彩绒革盖,利用这两菌的液体培养基对2,4,6-三氯苯酚同分异构体的毒性进行研究。无论利用原封不动的真菌培养液,还是从两种真菌纯化得到的木质素氧化酶、锰过氧化物酶和漆酶,均可作为木质素氧化酶系将三氯苯酚转化为2,6-二氯-1,4-对 苯 二 酚 和2,6-二 氯-1,4-对 苯 醌(Leontievsky and Myasoedova et al.,2000)。在P.tigrinus培养液中,锰过氧化物酶是催化2,4,6-三氯苯酚的主要酶,而C.versicolor培养液中则主要是漆酶,暗示在这两种真菌内,木质素氧化酶系的调控模型是不同的。

5.2.5.2 烯烃

来自白腐菌毛栓菌的漆酶曾被用于烯烃氧化(Niku-Paavola and Viikari,2000)。该氧化过程分为两步:第一步,酶催化初级底物的氧化反应,此时反应出现新的介体;第二步,这种氧化的介体将次级底物,即烯烃,氧化为相应的酮或醛。使用羟基苯并三唑为介体时氧化效果最佳,在20℃室温下,不饱和脂肪族烯丙醇和芳香族烯丙醇可在2 h内被完全氧化。一般情况下,45℃,20 h,70%脂肪族烯丙醇被氧化,其他烯烃,如烯丙醚、顺式-2-庚烯和环己烯,氧化率尚未超过25%。

5.2.5.3 其他化合物

以1-羟基-苯并三唑和2,2-联氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)为自由基介体时,从粗毛革孔菌菌株纯化得到的漆酶可以氧化咔唑、N-乙基咔唑、芴和二苯并噻吩。虽然咔唑和N-乙基咔唑在18 h内完全消除,但并未检测到相应的氧化产物或缩合产物。

将平菇的天然漆酶固定化到Eupergit载体上,可有效清除酚类污染物。在装有固定化漆酶的填充反应器中可见2,6-二甲氧基苯酚的连续性氧化,随后可对沉淀物进行过滤(Hublik and Schinner,2000)。

5.2.5.4 工业废弃物(https://www.daowen.com)

真菌的某一隔离种群,Flavodon flavus,能将牛皮纸漂白车间的废水进行漂白,执行这一反应的重要酶类是漆酶、锰过氧化物酶和木质素氧化酶。这类真菌或成为生物降解有色工业废水的潜在候选(Songulashvili and Elisashvili et al.,2007)。

从Trametes villosa纯化得到的漆酶可降解双酚A,一种内分泌干扰素。该反应的产物并没有被完全鉴定,但可以肯定含有4-异丙基苯酚。向反应体系中补充1-羟基苯并三唑,漆酶可最大化地清除此类双酚和壬基苯酚的雌激素活性。多金属氧酸盐也被认为可有效促进与漆酶相关的反应(Carneiro and Abreu et al.,2000)。

5.2.5.5 染料的脱色

F.flavus可在低氮媒介下漂白多种合成染料,如蔚蓝B、亮绿、刚果红、结晶紫和RB亮蓝。或者,将漆酶与稳定剂结合,也能适用于污水处理。添加漆酶活性活化剂,如乙醇、藜芦醇,或增加曝气水平,都能增强变色栓菌的漆酶产量(Maceiras and Rodríguez Couto et al.,2001)。以尼龙棉为生长基质时变色栓菌的菌丝受到限定,该菌培养物可漂白多聚染料聚R-478,其中90%的漂白作用来自添加藜芦醇的真菌培养物。变色栓菌的漆酶还可以脱色褐煤腐植酸,将4-甲基-3-羟基氨基苯甲酸转变为2-氨基-4,6-二甲基-3-吩恶嗪酮-1,9-羧酸,一种存在放线菌素的吩恶嗪酮发色团(Camarero and Ibarra et al.,2005)。

血红密孔菌生长于液体培养基,以漆酶为唯一酚氧化酶的该菌培养液可以局部脱色2种偶氮染料(橙色G和苋菜红)和完全脱色2种三苯甲烷类染料(溴酚蓝和孔雀石绿)。染料的脱色效果与酶产量有关,而菌丝对染料的吸附作用对脱色的贡献不足3%。

毛栓菌以及从该菌纯化的漆酶均能降解纺织品染色工艺中的三芳基甲烷、靛蓝类染料、偶氮染料和蒽醌染料,还有另外的23种工业染料。将毛栓菌固定于矾土上可以增强漆酶的热稳定性以及酶对卤化物、铜螯合剂和染色添加剂等抑制剂的耐受性。氧气条件下,使用固定化酶处理恶臭假单胞菌可减少该菌80%的毒力。经固定化漆酶脱色的纺织品废水或可再投入染色工艺的应用,对大部分染料可以接受的颜色差异也进行过评估检测(Abadulla and Tzanov et al.,2000)。

5.2.5.6 除草剂降解

异恶唑草酮一种除草剂,在土壤与植物中形成的二酮腈衍生物是该除草剂的活性形式。二酮腈可断裂形成不活跃的苯甲酸类似物。来自黄孢原毛平革菌和变色栓菌的漆酶可将二酮腈转变为苯甲酸类似物,也可在pH 3环境下,用2mmol/L 2,2-连氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)为氧化还原介体纯化漆酶(Mougin and Boyer et al.,2000)。

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