甘蓝型油菜漆酶基因家族成员表达模式及与茎秆抗折力的关联分析

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶家族,在植物中主要参与木质素合成以及抵御各种逆境胁迫。本研究对甘蓝型油菜漆酶基因(BnaLACs)家族成员进行鉴定,通过氨基酸数量、分子量、等电点、不稳定系数以及脂溶性系数等指标衡量其理化性质。后对其染色体位置、进化关系、基因结构、组织部位表达模式等进行预测和分析。结果表明,甘蓝型油菜基因组共有53个BnaLACs家族成员,基本为碱性、稳定蛋白,大多数BnaLACs定位在液泡膜和细胞外。基因结构分析发现, BnaLACs结构较为保守。组织部位表达模式分析表明,除花药外, BnaLACs在各组织部位均有表达,其中在根、种子、角果皮和茎秆中表达量较高。分析茎秆中BnaLAC4s表达模式发现,BnaA05G0074200ZS与甘蓝型油菜抗倒性显著相关;单倍型分析表明,包含BnaA05G0074200ZS两种单倍型的品系间抗倒性、木质素含量均存在显著差异。研究结果将为进一步解析甘蓝型油菜漆酶基因家族功能及茎秆抗倒伏机制奠定基础。

基于超声处理和漆酶原位催化二聚的阿魏酸-淀粉复合物的制备及理化特性研究

采用一种新型的复合改性方法对淀粉进行改性,以漆酶原位催化阿魏酸二聚结合超声复合方法处理玉米淀粉,采用单因素试验和响应面法确定最佳的工艺条件:漆酶添加量为4.5 U/g,超声时间为30 min,超声温度为50℃,超声功率为400 W,此时得到的阿魏酸-淀粉复合物的复合率最高,为22.68%。通过傅里叶红外光谱和X射线衍射分析,阿魏酸与淀粉的结合都是通过非共价作用实现的。阿魏酸-淀粉复合物形成了V型晶体结构,两者结合主要是通过非共价作用的疏水作用力,漆酶原位催化阿魏酸二聚结合超声处理后阿魏酸-淀粉复合物仍然是V型,结晶度有所下降。此外,漆酶原位催化阿魏酸二聚结合超声处理的阿魏酸-淀粉复合物相较机械搅拌的阿魏酸-淀粉复合物DPPH自由基清除能力提高,淀粉的凝沉作用降低,淀粉的抗老化能力升高,淀粉的透光率降低。

亚麻纱线的漆酶催化多巴胺聚合染色

为开发一种温和环保的亚麻纱线染色方法,以漆酶为催化氧化剂制备聚多巴胺黑色素,并采用一浴法对亚麻纱线进行染色,探讨了多巴胺在漆酶催化氧化作用下的聚合进程和产物结构,以及聚多巴胺染色亚麻纱线的机理。结果表明,漆酶催化多巴胺聚合形成聚多巴胺黑色素的过程中,伴有中间产物橙色多巴胺色素,使染色亚麻纱线呈现出黑棕色的外观。聚多巴胺黑色素一方面通过氢键吸附于亚麻纱线表面,另一方面以多巴胺单体为偶联剂与亚麻纱线的木质素侧基共价接枝,在亚麻纱线表面形成一层致密均匀的薄膜涂层,染色纱线耐皂洗色牢度可达到3级。

铜基漆酶模拟酶Cu-MP的制备及活性研究

天然漆酶的催化活性和稳定性易受外界环境因素的不良影响,受天然漆酶活性中心和电子转移的启发,利用6-巯基嘌呤与铜离子的配位反应合成一种新型漆酶模拟酶(Cu-MP),并采用SEM-EDS、BET、FTIR、XRD、XPS对其性能进行表征并分析。结果表明:Cu-MP呈珊瑚状多孔网状结构,可为催化反应提供较大的比表面积;6-MP主要通过硫和碱基氮(N7)与铜离子配位合成Cu-MP。催化机理推测,模拟酶Cu-MP通过铜离子从底物获取电子后,按照S-C_(6)-C_(5)-N_(7)通道实现电子转移;与相同质量浓度下的天然漆酶相比,Cu-MP对底物的亲和力更佳,其最大反应速度v_(max)是天然漆酶的4.7倍;在25℃下储存7 d后,Cu-MP的酶活保留率达84.03%;经过9轮循环利用,酶活保留率在70%以上;甚至在高盐或有机溶液中,Cu-MP仍能保持相对稳定的催化活性。因此,Cu-MP可以取代天然漆酶,尤其在一些极端条件下,用于处理酚类等环境污染物,是一种具有发展和应用前景的环境催化剂。

漆酶催化没食子酸染色阳离子改性棉织物的性能

利用漆酶催化没食子酸,并对聚二甲基二烯丙基氯化铵改性棉织物进行染色。结果表明:漆酶可催化没食子酸聚合,采用一浴一步法和一浴二步法工艺对改性棉织物染色,二者的染色特征值相接近,染色改性棉织物的UPF≥40,亲水性能明显提升,力学性能也有所改善。

海藻酸钠固定漆酶复合淀粉处理模拟印染废水的应用

采用固定漆酶的海藻酸钠-钙离子交联水凝胶球与阳离子淀粉按质量比1∶1形成新型复合吸附剂,用于对模拟刚果红染料废水的研究。考察如吸附剂投加量、反应时间、pH值等条件对模拟印染废水吸附效果的影响。结果表明,在体积50 mL、转速125 r·min^(-1)的条件下,吸附剂用量为0.6 g、吸附时间30 min、pH值在6~7、反应温度为30℃、刚果红溶液初始浓度为100 mg·L^(-1),脱色率达到96.11%,吸附量为164.2 mg·g^(-1)。对比Freundlich吸附等温方程(R^(2)=0.9899)和Langmuir吸附等温方程(R^(2)=0.9982),表明此处理过程等温拟合模型更符合Langmuir吸附模型,为单层吸附。

漆酶:一种新型靶标在农业杀菌剂开发中的潜在应用

目前杀菌剂分子设计多依赖于已知的靶标蛋白,但重复针对相同靶标使用杀菌剂,无疑会增大有害生物对药剂的交互抗性风险。因此,基于新的作用靶标开发新型作用机制的杀菌剂,可以有效解决病原菌对现有杀菌剂的抗性难题。漆酶是二羟基萘黑色素生物合成途径中的关键酶,目前许多研究表明其缺失可使真菌生长发育及致病侵染受到影响,可作为农用杀菌剂潜在靶标进行系统研究。本文介绍了漆酶的结构与功能,并着重介绍了近几年有漆酶抑制活性的化合物作为潜在杀菌剂的研究进展,可为更多新型漆酶抑制剂作为杀菌剂的研究提供指导。

榆黄蘑菌渣中漆酶的提取、酶学性质及应用

[目的]探索一种低成本的可以用于果汁澄清的漆酶制备方法。[方法]对榆黄蘑菌渣漆酶提取方法、最适反应条件以及酶粉制备条件进行优化,并将制备的榆黄蘑菌渣漆酶粉应用于蓝莓果汁澄清。[结果]榆黄蘑菌渣漆酶最适提取条件为:采用pH 4.8柠檬酸缓冲液,料液比1∶5(g/mL),提取温度50℃,提取时间4 h。漆酶反应最适条件为:反应温度30℃,pH 4.8,Cu^(2+)浓度10 mmol/L,Mn^(2+)浓度5 mmol/L。酶粉制备最适条件为:麦芽糊精和脱脂奶粉按质量比1∶1混合作为助干剂,进风口温度140℃,进料流量160 mL/h。对制备的酶粉进行蓝莓果汁澄清应用试验,在漆酶使用量6 U/10 mL、酶解温度55℃、酶解时间120 min的条件下,蓝莓总酚降解率高达63.5%。[结论]采用最适工艺从榆黄蘑菌渣中提取的漆酶可以应用于蓝莓果汁的澄清。

灵芝固态发酵三七渣产漆酶工艺优化

目的 优化灵芝固态发酵三七渣产漆酶工艺。方法 在单因素试验基础上,以发酵时间、发酵温度、接种量为影响因素,漆酶活性为评价指标,Box-Behnken响应面法优化发酵工艺。结果 最佳条件为发酵时间14 d,发酵温度28.09℃,接种量26.65%,漆酶活性为3.612 U/g。结论 该方法稳定可靠,可为灵芝固态发酵三七渣产漆酶后期开发和应用提供依据。

漆酶/木聚糖酶体系预处理促进马尾松硫酸盐浆漂白的研究

调控培养白腐菌Flammulina velutipes得到漆酶/木聚糖酶体系LXS(laccase-xylanase),将LXS用于马尾松硫酸盐浆(KP)漂白预处理研究,得到优选的预处理条件为:pH值4.2、浆浓3%、温度40℃、预处理时间3h和酶用量10IU/g。经LXS和漆酶介体体系LMS(laccase-mediator)预处理后的浆料再经碱抽提,卡伯值分别比对照浆降低9.2%和8.3%。LXS预处理后的浆料再经DED漂白,漂后浆料白度比对照浆高6.0%,接近经LMS预处理再漂白的浆料白度,并且经上述两种漆酶体系预处理的漂白浆的强度与对照浆相比均没有明显降低。漆酶/木聚糖酶体系有望代替昂贵的漆酶/介体体系实现漆酶用于纸浆漂白的工业化生产。

漆酶催化酚类化合物在染整加工中的应用

漆酶在纺织行业中的应用越来越多地受到关注。综述了漆酶的作用机理和底物谱,以纤维素纤维和蛋白质纤维为例,重点对漆酶催化酚类化合物在纤维着色和改性上的具体应用和研究现状进行了概述,并对漆酶未来的发展前景进行了展望。

基于漆酶/TEMPO催化的棉接枝丝胶蛋白及其性质分析

采用漆酶/2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)体系为催化剂将棉纤维表面的伯羟基选择性氧化成醛基,将丝胶蛋白以席夫碱反应接枝到棉织物上,从而制得具有抗皱性、抗氧化性和抗紫外线性能的多功能丝胶蛋白棉。凝胶电泳(SDS-PAGE)结果显示,漆酶/TEMPO催化纤维素模型化合物葡聚糖与丝胶蛋白发生交联反应形成高分子量的糖蛋白,红外光谱(FTIR)结果表明在漆酶/TEMPO体系作用下棉织物被氧化并接枝了丝胶蛋白;棉织物接枝丝胶蛋白的适宜条件为:反应温度为40℃,时间为10 h,丝胶蛋白质量浓度为8 g×L^(-1)。织物的功能性分析结果显示接枝棉具有较好的抗皱性能,折皱回复角可达162.8°,棉织物抗氧化和抗紫外线性能明显提高。

漆酶活化木素提高未漂硫酸盐浆的湿强度

在传统的木质纤维加工过程中,增强剂可以使最终产品获得较好的机械强度,这些增强剂包括用于中密度纤维板生产的合成树脂和广泛用于纸张生产的湿强剂。由于环保和经济的原因,人们开始研究淘汰合成增强剂生产人造板和纸张的新生产工艺。漆酶催化木素氧化可以促进木质纤维间的自粘合性,本文综述了使用漆酶、漆酶/木素抽出液及漆酶/介体处理高得率未漂硫酸盐化学浆可以不同程度地提高未漂浆的湿强度,但干强度没有改善。

漆酶在食品分子修饰和食品胶体体系中的应用

近年来,改善食品分子的功能和营养特性一直是研究的热点。食品分子的酶促修饰可用于增强其在食品中的功能性质。漆酶可催化蛋白质、多糖和多酚的氧化,在食品分子以及食品胶体的构建中具有巨大的应用潜力。文章总结了漆酶的结构、来源、对食品分子修饰的催化机制及其在食品胶体体系中的应用。研究发现漆酶分两步催化食品分子的氧化:第一步涉及产生自由基或醌的酶促反应;第二步涉及自由基或醌与其他分子的非酶促反应。漆酶在整个过程中主要起着引发反应的作用。由漆酶诱导的食品分子交联有助于改善食品分子的性质和功能,从而增加食品分子的功能性质、扩展用途,以及改善食品胶体体系(如乳液、纳米颗粒和微凝胶)的形成和稳定性,从而增强它们封装、保护和递送生物活性化合物的潜力。

漆酶预处理阻燃纤维板的制备工艺优化及阻燃性能研究

为改善阻燃剂在纤维板中的阻燃效果,采用漆酶预先处理杨木纤维,再使用BL-环保阻燃剂浸渍杨木纤维,制备得到酶处理阻燃纤维板。以纤维板的阻燃剂负载量、氧指数和烟密度为指标,采用正交试验法确定最佳浸渍工艺,并通过氧指数、烟密度、热重(TG)分析和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对杨木纤维的浸渍效果进行分析。研究结果表明:在漆酶处理温度50℃、酶处理时间60 min、酶用量35 U/g、pH值4.8、阻燃剂用量50%、阻燃剂浸渍时间80 min和阻燃剂处理温度35℃的条件下,制备的纤维板阻燃效果最好。此条件下,阻燃剂负载量为20.3%,氧指数为41.5%,烟密度为10.9%,密度为0.774 g/cm~3,静曲强度为30.3 MPa,弹性模量为3 507 MPa,内结合强度为0.61 MPa,吸水厚度膨胀率为17.4%;相比于普通纤维板,BL-环保阻燃剂处理纤维板能提高其氧指数和阻燃剂含量。在干燥阶段与炭化阶段,相比于普通纤维板和仅BL-环保阻燃剂处理制备的阻燃纤维板,漆酶处理的阻燃纤维板产生相同的失重所需的温度更高,不易发生燃烧反应;漆酶处理的阻燃纤维板含氧官能团、羟基官能团明显下降,提高了纤维板的阻燃性能。

云芝产漆酶培养基优化及发酵液对玉米赤霉烯酮降解的研究

粮食被玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)污染不仅会造成巨大的经济损失,还会对人类和牲畜的健康构成重大威胁。为开发一种经济、绿色、高效且能直接降解ZEN的生物法,以云芝菌株Tv-1为试验菌株,碳源、氮源、漆酶诱导剂(Cu2+和粮油加工副产物)为影响因素,发酵液中的漆酶活力为指标,采用单因素和响应面试验确定云芝产漆酶的最适液体培养基以提高发酵液中漆酶的活力,然后用在最适培养基条件下制备的云芝发酵液直接降解ZEN,研究处理时间对ZEN降解率的影响。结果表明:云芝产漆酶的最适液体培养基为去皮马铃薯200 g/L、麦芽糖19.30 g/L、酵母浸粉2.00 g/L、小麦麸皮42.60 g/L、Cu2+0.48 mmol/L,在此条件下,漆酶活力达到5611.56 U/L,较优化前提高了22.86倍;采用此发酵液直接降解ZEN,第96小时降解率可达92.45%。本研究确定了云芝Tv-1产漆酶的最适发酵液体培养基,且云芝发酵液能够有效降解ZEN,为消减粮食中的ZEN奠定了理论基础。

改性蒙脱石固定化漆酶脱除剂的制备及脱除黄曲霉毒素B_(1)研究

为了提升脱除剂的吸附水平和可重复利用能力,并用于脱除黄曲霉毒素B_(1)(AFB_(1)),利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性处理蒙脱石(MMT-CTAB),结合固定化漆酶(Laccase)制得改性蒙脱石固定化漆酶(MMT-CTAB-Lac),利用方程拟合考察脱除剂的吸附动力学,优化MMT-CTAB-Lac脱除AFB1最适条件,并利用LC-MS和T.E.S.T软件探究AFB1降解途径及其降解产物毒性。改性处理后的脱除剂具有更大层间距和孔容、更小颗粒粒径,吸附AFB_(1)的比表面积增大;吸附于脱除剂中的AFB_(1)被固定化漆酶降解,有效阻止了AFB_(1)在脱除剂上的聚集,显著增大了MMT-CTAB-Lac吸附容量;化学吸附是AFB1吸附过程中限速步骤,MMT-CTAB-Lac对AFB_(1)的吸附量为44.5 mg·g^(-1),高于MMT-CTAB的吸附量;MMT-CTAB-Lac对AFB_(1)脱除率为67%,且在弱酸及中性条件下均具有良好催化降解效果。进一步鉴定了MMT-CTAB-Lac降解AFB1的产物,并提出了其降解AFB1的两种可能途径:第1种可能降解途径(内酯环结构被破坏),降解产物为C17H14O7和C16H12O5;第2种可能降解途径(呋喃环结构被破坏),降解产物为C17H14O7、C16H12O7和C14H10O4。并通过T.E.S.T软件的毒性预测,得出降解产物毒性有所降低。本研究开发的MMT-CTAB-Lac为粮油食品中AFB_(1)的安全、高效脱除奠定了重要基础。

红芝LYL263混合培养高产漆酶菌株的筛选

以产漆酶的红芝LYL263菌株为试材,采用不同微生物混合培养的方法,研究了红芝LYL263与苏平平菇、白金金针菇、凤尾菇混合培养的产酶效果和产酶条件,以期能筛选出提高红芝LYL263产漆酶的相容菌株以及与之相适应的产酶条件。结果表明:红芝LYL263与其相容菌株-苏平平菇混合培养后漆酶活性达到1346.4 U·mL^(-1),比红芝LYL263单独培养产酶提高35.7%;红芝LYL263与苏平平菇的接种比例为4:2时,其产酶量最高,最优接种时间是同时接入红芝LYL263和苏平平菇。

枯草芽孢杆菌漆酶与阴离子型聚丙烯酰胺微观作用机理

阴离子型聚丙烯酰胺(HPAM)常用于煤泥水的澄清处理,产生大量的含聚污水将对选煤厂周边环境造成不利影响.为探究漆酶降解HPAM的微观作用机理,采用对接模拟了HPAM及其脱氨产物聚丙烯酸(PAA)结构模型与枯草芽孢杆菌漆酶(Lac)的结合,根据-CDOCKER_Energyscore打分最高原则筛选出Lac的最适底物,然后对该最适复合物分别进行基于亲和力虚拟突变和不同温度下的分子动力学(MD)模拟.结合模式分析表明,Lac对HPAM-3享有最高亲和力,且其结合最好,因此HPAM-3是该酶的最适底物;HPAM比PAA易被Lac降解;Lac可容纳一定碳链长度的HPAM和PAA.相互作用分析表明,Lac-HPAM-3亲和力最大主要原因是盐桥;TYR133通过形成氢键以稳定Lac-HPAM-2、Lac-HPAM-3和Lac-HPAM-4,而ARG487通过形成疏水以稳定所有的酶-底物复合物.基于亲和力虚拟突变分析表明,TYR118、TYR133、ARG487和LYS135是Lac降解HPAM-3的关键残基;LYS135和ARG487分别通过形成盐桥和疏水来最大限度地影响酶同底物的亲和力.MD分析表明,Lac-HPAM-3在298 K时总相互作用能、酶骨架RMSD及所有残基RMSF皆最低,因此该复合物在298 K时结合稳定性最佳;308 K时由于酶骨架RMSD最大,导致底物偏离最初对接位置,因此Lac-HPAM-3在308 K时结合稳定性最差.这些数据为揭示HPAM酶降解过程奠定基础,为将来突变试验来改造酶提供位点支持.

表达漆酶的重组酿酒酵母菌株同步糖化发酵产乙醇特性研究

将来源于硬毛拴菌(Trametes trogii CICC 2689)的lcc1基因通过Di-CRISPR技术整合到酿酒酵母Y6中以实现漆酶的稳定表达,考察漆酶在酚类抑制剂及同步糖化发酵中的抗逆作用。结果显示:平板拮抗和液体摇瓶实验中,重组菌株Y6/Lac的生长状况、对数期生长速率及延滞期较对照菌株Y6均表现出相应优势;同时Y6/Lac对碱木质素的降解率提高41%,同步糖化发酵产乙醇效率提高14%。