漆酶的固定化及其在废水处理中的应用
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漆酶性质及应用漆酶(1accase)是一种含铜的多酚氧化酶,通常由500个氨基酸单一多肽组成,其中含有19种氨基酸,漆酶有一定的含糖量[1]。
真菌漆酶是一种糖蛋白,由肽链、糖配基和Cu2+三个部分组成,分子量在60-390kDa之间[2]。
肽链一般由500-550个氨基酸组成[3],糖配基有氨基己糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、岩藻糖和阿拉伯糖,占整个分子重量的10%-80%。
糖配基组成及含量的不同是漆酶分子量存在较大差异的主要原因。
漆酶一般含有4个铜离子(P. radiate漆酶除外,仅含2个铜离子,无3号铜离子)。
根据其光谱特征,可划分为3种类型的铜: 1号铜(只有一个铜离子,顺磁性)具有典型的蓝铜谱带:紫外可见光谱上600nm [ε: 5000 (mol·L-1cm)-1]处出现峰值,在EPR (电子顺磁共振)谱上有一个小的平行超精细耦合结构[A11:(4070) * 10-4cm-1],它参与分子内的电子传递,把电子从底物传递到其他铜原子上; 2号铜(只有一个铜离子,顺磁性)只具一般的EPR谱带(A11>140×10-4m-1); 3号铜由2个3号铜原子通过一个OH桥配位连接起来,组成双核铜区,具有抗磁性,因而在EPR上无谱带,紫外可见光谱上330nm处的肩峰是3号Cu2+的特征峰。
漆酶空间结构更详细的资料来自其晶体衍射的研究。
含四个铜原子的酶分子是常见的形式,而某些酶蛋白的辅基有例外的情况。
Karhunen E[4]等的研究指出,phlebia radiata产生的漆酶中只含有2个铜原子,另外还有一分子的有机小分子辅基吡咯喹琳醌(pyrroloquinolin-equi-none, PQQ),该辅基在分子中扮演类似Ⅲ型铜原子的功能。
漆酶能够催化酚类、芳胺类、羧酸类、甾体类激素、生物色素、金属有机化合物和非酚类物质生成醌类化合物、羰基化合物和水,属于铜蓝氧化酶(或称为铜蓝蛋白酶)中的一小族,广泛存在于真菌、植物和昆虫中,有报道细菌也能产生漆酶I21。
微生物固定化技术的应用
微生物固定化技术是一种利用特定载体将微生物固定在其中,从而形
成固定化生物反应器的技术。
这种技术被广泛应用于生物处理、食品工业、制药工业、环境工程等领域,以下是一些应用方面的具体例子:
1.生物废水处理:利用固定化微生物反应器对污水进行处理,可降解
污水中的有机物和氮化物,减少污染物的排放。
2.食品工业:利用固定化酶和微生物进行制酸、发酵等过程,提高产
品质量和生产效率。
3.制药工业:利用固定化细胞或酶制备药物,提高出药率和产量,减
少废水和废气的排放。
4.处理重金属污染:固定化微生物对重金属污染进行处理,从废水中
去除重金属离子,减少对环境的污染。
5.土壤修复:利用固定化微生物对污染土壤进行修复,可以去除土壤
中的有害物质,恢复土壤质量。
6.生产生物能源:利用固定化微生物进行生物燃料和生物气体的生产,提高能源利用率和环保性。
总之,微生物固定化技术可以为许多领域带来更加有效和环保的解决
方案,是一种十分有用的生物技术。
酶的固定化名词解释为了更好地理解酶的固定化,我们需要先了解一些基本的概念和名词。
酶是一种生物催化剂,它能够将化学反应的速率加快数百倍,甚至几千倍。
酶能够在体内进行催化作用,但是在工业中,酶的使用通常需要将其提取出来并进行固定化处理。
酶的固定化是对酶进行处理,使其能够在固定的材料上稳定存在并进行催化作用。
将酶固定在固体支持材料(例如聚四氟乙烯、聚丙烯等)上,然后将其包装成固定化酶催化剂,可以大大提高酶的稳定性和重复使用率,从而减少了生产成本和废弃物的产生。
下面,我们来具体了解一些与酶的固定化相关的名词和概念。
一、酶的特性1、酶的亲和力酶的亲和力指的是酶与反应物之间结合的强度。
酶与反应物之间的亲和力越大,酶的催化效率就越高。
2、酶的催化效率酶的催化效率指的是在特定条件下,酶催化反应的速率。
酶的催化效率越高,酶能够催化反应的速度越快。
3、酶的稳定性酶的稳定性指的是酶在特定条件下的稳定性。
稳定的酶能够长时间地保持其催化活性,从而减少了酶失活的可能性。
二、酶的固定化方式1、吸附法吸附法是将酶分子直接吸附到固体材料表面上,例如有机树脂、硅胶、纤维素等。
吸附法具有操作简单、易于控制等优点,但其中的酶易于脱落,稳定性较差。
2、包埋法包埋法是将酶固定在聚丙烯、聚乙烯等材料中。
在制备过程中,在酶与材料之间添加辅料,或利用聚合反应构筑复合材料结构。
包埋法的优点是稳定性强,但是酶催化效率较低。
3、共价固定化共价固定化是将固体支持材料和酶分子通过化学键或其他共价键结合在一起,从而形成一种新的化合物。
共价固定化的优点是稳定性强,催化效率高,但需要复杂的制备过程和化学反应条件的严格掌控。
三、固定化酶的应用1、废水处理将固定化酶催化剂添加到废水中,可以有效地去除废水中的有害物质和污染物,从而达到净化废水的目的。
2、食品加工固定化酶催化剂可以在食品加工中发挥重要作用,例如在面包、奶酪和啤酒等食品的制备过程中,利用固定化酶催化剂进行酵素催化反应。
漆酶在环境保护中的应用研究进展马倩倩;赵丽红;陈威【摘要】在有氧条件下,漆酶能降解很多难降解的化合物,在环境治理中起到重要的作用.介绍了漆酶的来源和特性,综述了漆酶在造纸废水、废纸脱墨、食品工业废水及染料脱色等领域中的应用,并对漆酶的应用前景进行展望.【期刊名称】《工业安全与环保》【年(卷),期】2019(045)008【总页数】4页(P100-103)【关键词】漆酶;废水;染料脱色;废纸脱墨;环境保护【作者】马倩倩;赵丽红;陈威【作者单位】辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121001;辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121001;辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121001【正文语种】中文0 引言漆酶(Laccase)是一种含铜的多酚氧化酶,又名对苯二酚氧化酶,是一种金属糖蛋白,它属于多铜氧化酶家族。
漆酶最早被发现于日本紫胶漆树(Rhusverniciflua)漆液,后来Bertrand在真菌中也发现了这种酶,并且称之为漆酶。
在自然界里,漆酶主要存在于各种植物、昆虫、真菌及细菌。
近年来,广大学者对漆酶进行了大量的研究与探讨,其中,人们最热衷于对真菌漆酶的研究[1]。
典型漆酶是一种单体蛋白,由500~550个氨基酸组成,真核生物漆酶含有10%~25%的糖基。
担子菌门、子囊菌门及半知菌类等真菌分布有大量的产漆酶真菌,特别是白腐菌中分布更为广泛。
来自于白腐菌的漆酶是自然界中纤维素、木质素和半纤维素必不可少的降解者,在木质素降解过程中不可或缺,在自然界物质循环过程中起着非常重要的作用。
漆酶在以下几个方面的应用前景及潜在价值尤为突出:有机合成、免疫检测、生物检测、生物传感器制作[2]、污染修复、有毒有害化合物的去除、造纸废水的生物处理、纸浆的生物漂白和饮料果汁加工、植物食品保护等。
自发现漆酶以来,人类已经对漆酶和产漆酶菌株进行了大量的研究与探索,包括产漆酶菌株生长曲线、产漆酶条件的优化、漆酶的分离纯化及其酶学性质、漆酶的具体应用等。
固定化酶的优点及应用实例固定化酶是指通过物理或化学的手段将酶固定在固体支持材料上,并保持其活性的一种酶工程技术。
相比于游离酶,固定化酶具有许多优点,主要包括增强酶的稳定性、可重复使用、容易分离和纯化、提高酶的催化活性等。
首先,固定化酶可以增强酶的稳定性。
固定化酶能够降低酶分子的运动速度,减少酶与环境中有害物质之间的接触,从而提高酶分子对温度、pH值、有机溶剂等外界环境变化的耐受能力,增强了酶的稳定性。
此外,固定化酶能够降低酶分子的脱活速率,延长酶的使用寿命。
其次,固定化酶具有可重复使用的优势。
在固定化酶的底物转化过程中,底物可以通过固定载体穿透到固定酶的反应位点,并在该位点上发生反应。
这样,在反应结束后,固定载体上的酶仍然附着在固定载体上,可以被很容易地分离和回收。
由于固定酶是可重复使用的,可以降低生产成本,并实现高效率的生产。
对于一些昂贵的酶,这种节约是非常重要的。
此外,固定化酶比游离酶更容易分离和纯化。
由于固定酶附着在固体支持材料上,可以直接通过过滤、离心等简单方法将酶与底物分离。
相比之下,游离酶的分离和纯化需要复杂的步骤,如沉淀、色谱等。
最后,固定化酶还可以提高酶的催化活性。
固定酶附着在固体支持材料上后,可以形成固定化酶系统。
该系统中,固定酶可在相对较高的浓度下存在,并且在固定载体中有更多的酶底物分子与酶分子接触,从而提高反应速率,提高酶的催化活性。
固定化酶在许多领域中有广泛的应用,以下为几个实例:第一个应用实例是固定化酶在食品工业中的应用。
例如,固定化葡萄糖氧化酶用于葡萄糖测定,固定化氨基酸酶用于酿造中的氨基酸测定。
固定化酶在生产中具有可重复使用、稳定性和应用便利等优点,可以实现高效和规模化的生产。
第二个应用实例是固定化酶在生物制药中的应用。
例如,固定化饲料酶用于动物饲料中的消化酶替代,固定化抗体酶用于生物制药中的抗体药物生产。
固定化酶不仅可以提高药品的生产效率,还可以降低生产成本,提高产量和质量。