漆酶/ABTS介体系统对吲哚的降解研究

采用纯漆酶与介体2,2-连氮-双-(3-乙基苯并噻吡咯啉-6-磺酸)(简称ABTS)组成的漆酶/ABTS介体系统对低浓度吲哚进行降解实验。综合考虑,选取降解条件为pH 3、ABTS 0.5 mmol/L,漆酶添加量1 U/mL时,对低浓度吲哚溶液的降解效果最佳,降解率达到80%以上。介体ABTS的加入对降解率的提高发挥了重要作用。体系中决定吲哚降解率高低的重要因素为pH和介体浓度,漆酶添加量影响较小。在HPLC谱图2.4 min和2.7 min出现的新物质可能是氧化吲哚和靛红。

漆酶/ABTS介体系统对蒽的降解研究

以2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)为介体,研究了漆酶/ABTS介体系统对蒽的降解效果,并考察了pH值、ABTS浓度和漆酶添加量对低浓度蒽降解效果的影响。同时,分析了漆酶/ABTS介体系统降解蒽的作用机理。结果表明:实验的最佳条件是pH4.5、ABTS浓度0.3 mmol/L和漆酶加入量1 U/mL,其降解率可达到90%以上;蒽被ABTS的氧化态介体作用,其氧化降解过程符合一级动力学规律。

漆酶/ABTS介质系统对蒽醌染料的脱色效果

为提高蒽醌类染料废水的脱色率,以红芝(Ganoderma lucidum)发酵所得漆酶粗酶液与ABTS组成漆酶/ABTS介质系统对蒽醌染料活性艳蓝KN-R进行了脱色试验,分别考察不同pH、温度、ABTS加入量、酶加入量、金属离子等条件对活性艳蓝KN-R脱色的影响。结果表明:最优脱色条件为pH 4.0,温度30℃,ABTS浓度10μmol/L,酶液用量为30 U/mL;此条件下对400 mg/L活性艳蓝KN-R进行脱色反应60 min,脱色率达92%以上;漆酶/ABTS脱色活性艳蓝的动力学参数Km值为3 556 mg/L,最大反应速率Vmax为91.7mg/(L.min)。

漆酶介体系统对蒽与苯酚共存体系的降解研究

以2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)为介体,研究了漆酶/ABTS介体系统对蒽与苯酚共存体系的降解效果,并考察了不同苯酚浓度对共存体系中蒽降解效果的影响。同时,分析了漆酶/ABTS介体系统对共存体系的作用机理。结果表明,苯酚的引入会抑制蒽的去除,且随着苯酚浓度的增大,蒽降解被抑制地更明显,而蒽对苯酚的降解影响可以忽略不计;蒽体系和蒽与苯酚共存体系中蒽的氧化降解过程均符合一级动力学规律。

漆酶-介体系统处理麦草化学浆全无氯漂白性能的研究

采用漆酶 介体系统对麦草化学浆进行预处理,研究了几种全无氯漂白(TCF漂白)[氧碱脱木质素配合两段过氧化氢漂白(OEPP)、两段过氧化氢漂白(QPP)和过乙酸配合一段过氧化氢漂白(PaP)]对漆酶处理后纸浆漂白性能的作用。结果表明:麦草浆经过漆酶预处理后,白度上升了12.9个白度单位(%,ISO),漆酶处理浆氧碱脱木质素配合过氧化氢漂白后比原浆在相同条件下漂白后白度高14个白度单位以上,经两段过氧化氢漂白后白度比原浆在相同条件下(过氧化氢用量4%)漂白后白度高18.3个白度单位,经过乙酸过氧化氢漂白后比原浆在相同条件下漂白后白度高8.1个白度单位。漆酶处理浆漂白后强度比原浆漂白后的低,但是其白度高,如漂至相同的白度可以节约大量漂剂,有利于改善浆的质量,降低漂白废水的污染负荷。

共基质体系下漆酶介体系统降解氮杂环化合物的研究

采用2,2-连氮-双-(3-乙基苯并噻吡咯啉-6-磺酸)(ABTS)作为介体,与纯漆酶组成漆酶介体系统(LMS),分别研究了单基质和共基质体系下LMS对氮杂环化合物的降解。结果表明:(1)LMS对单基质和共基质体系中的吲哚的降解反应很快达到平衡,约为1h。(2)共基质体系中吡啶的引入,对吲哚的降解没有明显的促进或抑制作用;共基质体系中喹啉的引入,对吲哚的降解有较小的促进作用,而同时引入吡啶和喹啉,一定程度上也促进了吲哚的降解。(3)喹啉不能被LMS所降解。共基质体系中吲哚的引入,对吡啶的降解有一定的抑制作用;对喹啉的降解有一定的促进作用。(4)在LMS的作用下,推断吲哚生成的中间产物是氧化吲哚和靛红;吡啶生成的产物是戊二醛和戊二酸;喹啉最先生成2-羟基喹啉。

麦草浆漆酶/介体系统漂白中糖类组分的降解

通过HPLC和FTIR研究了漆酶/介体系统(LMS)漂白中碳水化合物的降解历程。研究发现纸浆中糖类组分在LMS漂白中的降解甚少,特别是葡聚糖在LMS漂白3h后,降解率仅为0.604％,可相对说明纤维素在LMS漂白过程中的降解很少。LMS漂白前后的FTIR谱图中,糖类的特征吸收峰基本上没有变化,而木素的吸收峰发生了较大的变化。从而,证明LMS漂白有很好的脱木素选择性,纸浆的强度损失小。

漆酶/介体系统生物漂白技术

随着人们对生存环境的日益关注和纸浆漂白技术的发展,生物漂白技术越来越受到人们的重视,而其中漆酶/介体生物漂白是最有发展前途的技术之一。本文介绍酶催化介体的作用,LMS的漂白原理、影响因素及漂白效果。

漆酶-介体系统处理麦草化学浆全无氯漂白性能的研究

采用漂酶-介体系统对麦草化学浆进行预处理．研究了几种全无氯漂白(TCF漂白)[氧碱脱木质素配合两段过氧化氢漂白(OEPP)、两段过氧化氢漂白(QPP)和过乙酸配合一段过氧化氢漂白(PaP)]对漆酶处理后纸浆漂白性能的作用。结果表明：麦草浆经过漆酶预处理后．白度上升了12．9个白度单位(％．ISO)，漆酶处理浆氧碱脱木质素配合过氧化氢漂白后比原浆在相同条件下漂白后白度高14个白度单位以上．经两段过氧化氢漂白后白度比原浆在相同条件下(过氧化氢用量4％)漂白后白度高18．3个白度单位．经过乙酸过氧化氢漂白后比原浆在相同条件下漂白后白度高8．1个白度单位。漆酶处理浆漂白后强度比原浆漂白后低。但是其白度高．如漂至相同的白度可以节约大量漂剂，有利于改善浆的质量．降低漂白废水的污染负荷。

真菌漆酶及其介体系统:来源、机理与应用

漆酶是一类含铜氧化酶,广泛分布于植物、真菌、细菌、昆虫中,它们能够高效催化芳香族和非芳香族化合物氧化降解,并最终将分子氧还原为水作为副产物。一些小分子介体能够进一步提高漆酶的降解底物范围、催化效率和稳定性。它们与漆酶构成漆酶/介体系统(laccase mediator systems,LMS),能够更有效地降解非酚类、多环芳烃类等难降解化合物,在造纸制浆与漂白、染料脱色、环境脱毒等领域有着巨大的应用前景,成为近年来的研究热点之一。对漆酶的来源与功能、真菌漆酶结构与反应机理、介体类型与作用机理、LMS的应用进行了综述,以期为漆酶的应用研究提供参考。

石墨烯对漆酶/介体系统降解碱木素的影响

漆酶/介体系统(laccase-mediator system,LMS)在木质素生物降解及其资源化利用领域具有巨大的潜在应用价值,但LMS仍存在介体重复利用率低、电子供体不足等问题.电子传递性能优异的碳基材料石墨烯具有解决这些问题的潜力,本文研究了石墨烯对漆酶-ABTS系统降解碱木素的影响.结果表明,石墨烯促进了漆酶-ABTS系统对碱木素的降解,使碱木素的降解率在10 h内提高了28%.石墨烯的添加使得漆酶-ABTS系统对氧的消耗速率加快了4倍.碱木素的FTIR与XPS结果表明,石墨烯的添加强化了漆酶-ABTS系统对碱木素的降解.石墨烯反应前后并没有明显变化,循环伏安结果表明,石墨烯作为"电子导体"提高了ABTS中间体与碱木素之间的电子传递效率,促进了ABTS+·向ABTS2+的转化,提高了ABTS2+氧化碱木素中非酚类结构单元的速率.石墨烯的添加使得ABTS+·稳态浓度处于较高的水平,提高了介体重复利用率.本研究证明了碳基材料石墨烯作为"电子导体"强化了漆酶-ABTS系统对碱木素的催化降解,为木质素生物降解及其资源化利用提供了新的方法和思路.

使用漆酶/介体系统除去不同类型纸浆中的亲脂性抽出物

所谓树脂问题是指木材和其他的木素纤维素材料中的亲脂性抽出物在制浆造纸过程中产生的不利冲击。本文采用漆酶/介体系统进行树脂的生物控制,并对漆酶催化处理的可行性进行评价。为了这一目的,我们以1-羟基苯并三唑作为氧化还原介体,采用从担子菌类中的Pycnoporus硃红菌素中提取出的高氧化还原电位的漆酶来处理三种不同类型的浆,三种浆分别代表三种不同的原材料制浆过程,它们是桉木硫酸盐浆、云杉热磨机械浆和亚麻苏打-蒽醌浆,然后再用气相色谱和气相色谱-质谱联用分析酶催化处理的浆中的亲脂性抽出物,研究结果表明,漆酶/介体系统处理法可以完全或者大部分地除去树脂引起的亲脂性化合物存在于不同浆中的问题,它包括(1)桉纸浆中游离和共轭的谷甾醇;(2)云杉浆中的树脂酸、甾醇酯和甘油三酯;(3)亚麻浆中的甾醇和脂肪醇。浆中甾醇的氧化过程中会发现有不同量的游离和共轭的7-氧甾醇作为中间产物生成。因此,用漆酶/介体系统处理阔叶木、针叶木和非木材植物的纸浆,被认为是一种去除树脂产生的亲脂性化合物的有效方法。

漆酶—介体系统高效漂白非木材浆的研究

通过采用漆酶—介体系统的全无氯漂白,得到了高质量的漂白亚麻浆。比较了有三种真菌(Pycnoporuscinnabarinus、Trametesversicolor、Pleurotuseryngii)产生的漆酶和两种介体(ABTS、HBT)组合的作用效果。结果表明,P.cinnabarinus和T.versicolor产生的漆酶在介体HBT存在的情况下得到浆的白度较高、木质素含量较低(卡伯值)。色谱分析结果表明,P.cinnabarinus产生的漆酶作用后对纤维素作用最小,残余木素去除率最高。选用该种酶进行全无氯生物漂白工艺的研究。漆酶—介体作用后进行H2O2漂白,木质素分解率达90%;在保持一定氧压条件下进行H2O2漂白,效果更佳,白度达82%ISO,卡伯值接近1。漆酶—介体在压力氧反应器内进行作用,效果也很好。漆酶—介体系统无氯漂白浆的特性表明,在高质量纸浆生产中用酶法漂白替代含氯漂白剂是可行的。

麦草浆的木聚糖酶和漆酶/介体体系协同生物漂白研究

用产自黑曲霉 (Aspergillusniger)的木聚糖酶和产自担子菌 (Basidiomycetesp )的漆酶进行了麦草浆次氯酸盐漂前预处理的研究。找出了木聚糖酶和漆酶不同处理程序对麦草浆硬度和漂白白度的影响 ,并对漆酶、介体用量和酶处理时间进行了优化。结果表明 ,漆酶用量为 5 0U/g ,介体ABTS用量为 0 1 % ,酶处理时间为 1 2 0min ;用LMS在 0 .1MPa氧压下处理麦草浆 ,纸浆硬度降低率比常压LMS处理浆提高2 1个百分点 ,即由 1 0 5%提高到 31 6 % ;经L X处理的纸浆硬度比X L低 ,漂白后纸浆白度分别比对照浆高 3 9%ISO和 3 0 %ISO。

漆酶处理木素的功能基变化及其光谱分析

利用漆酶、漆酶 /介体体系对枫香木酶解木素进行处理 ,并对处理后木素进行高温处理 ,研究各种处理过程木素的酚羟基含量变化 ,同时进行了紫外和红外光谱解析。与对照样相比较 ,经漆酶处理后 ,木素的酚羟基含量增加 ;而经漆酶 /介体体系处理后 ,木素酚羟基含量降低 ;在漆酶 /介体处理中 ,两种介体相比 ,漆酶 /ABTS体系对木素的作用效果更为明显 ;经漆酶和漆酶 /介体处理的木素再经高温处理后 ,木素的酚羟基含量比未经高温处理的木素的高。红外光谱分析表明 ,经漆酶、漆酶 /介体处理后木素中紫丁香基结构型O H相对含量增多 ;经过漆酶处理后的木素醇羟基和α 位共轭羰基略有增加 ;

固定化漆酶在染料脱色中的应用

为了使解淀粉芽孢杆菌LC03的芽孢漆酶对染料废水有更好的脱色作用,将其固定于海藻酸钙的凝胶中,测定其最适温度和最适pH及操作稳定性,并对RBBR、靛红(IC)、活性黑(RB5)、结晶紫(CV)等4种单染料进行脱色;通过加入漆酶介体,研究固定化漆酶-介体系统对单染料及模拟染料废水脱色的影响。结果表明:固定化漆酶最适温度65℃,最适pH为6.2,重复利用10次酶活还在80%以上;固定化小球对染料CV脱色作用尤为明显,脱色1 h后脱色率就达到80%以上,对其他3种染料也有一定的脱色作用;漆酶介体对染料的脱色均有促进作用,对染料IC、RBBR和RB5的促进作用尤为明显,且随着介体浓度的升高脱色率增大;固定化小球提高了漆酶的重复利用率,增加了漆酶的稳定性,在酸性、碱性、中性条件下,对单染料和模拟染料废水都有很好的脱色效果。

木质素生物降解过程中木质素介体反应系统的研究进展

对木质素降解酶作用过程中介体物质研究进展进行评述,包括漆酶/介体系统(LMS)在生物漂白、脱木质素、和环境污染治理方面的研究应用情况及其动力学研究进展。

纤维素酶与漆酶协同用于旧报纸的脱墨

利用纤维素酶与漆酶协同作用对旧报纸进行脱墨研究,得出旧报纸脱墨优化的工艺条件:先用纤维素酶Nov 476(用量0.2 ECU/g)脱墨25 min,然后加入漆酶NS 51003(漆酶用量3 LAMU/g,介体VIO用量0.5%)在55℃下保温30 min。结果表明,协同脱墨后漂白浆白度比单独采用纤维素酶和漆酶分别提高1.7和2.3个百分点。裂断长比单独使用纤维素酶提高15%左右,裂断长和撕裂指数与单独使用漆酶相比也略有提高。脱墨浆的有效残余油墨浓度(ERIC)和尘埃度(PPM)与单独使用纤维素酶和漆酶相比均有一定程度的降低。通过紫外(UV)吸收光谱分析了脱墨过程中溶出的木素含量变化情况,对纤维素酶与漆酶协同脱墨的机理进行了一定的探讨。

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/介体系统研究进展

漆酶是一种多酚氧化酶,可以催化氧化多种酚类和非酚类底物,在木质纤维素降解、环境污染物生物降解或转化等领域具有潜在的应用价值,被认为是一种绿色环保、经济安全的酶催化剂.然而,氧化还原电势低等因素限制了漆酶的应用.小分子介体的发现,能有效提高漆酶的反应效率,扩大其作用范围,因而漆酶/介体系统(Laccasemediator system,LMS)的研究和应用日益受到关注.本文详细论述了介体的性质和分类、LMS的氧化机制和工业应用以及LMS与漆酶稳定性等内容.目前常用的介体分为3类,包括人工合成介体、酚酸类天然介体以及多金属氧酸盐等其它介体.相比于其他两类介体,天然介体的来源更广,价格低廉,低毒,辅助漆酶催化效率更高.在LMS中,介体参与反应的机制可分为3类:1)氢原子转移机制(Hydrogen atom transfer,HAT);2)电子转移机制(Electron transfer,ET);3)化学离子机制(Ionic mechanism type,IM).本文从3个方面探讨了漆酶/介体系统的应用:在纸浆漂白方面,漆酶/介体系统能提高木材及非木材的纸浆漂白率,提高漆酶对木质素的降解能力,并可优化纸浆性能及有效去除胶黏物;在染料脱色方面,LMS能有效去除顽固性染料;在污染物去除方面,LMS能高效降解顽固性污染物及羟基多氯联苯(Hydroxy polychlorinated biphenyls)污染物.本文还讨论了LMS中漆酶的稳定性问题,相比于合成介体,天然介体应用于LMS中更有利于漆酶的稳定.然而,漆酶/介体系统仍存在介体重复利用低、介体与底物摩尔比值偏高等问题.希望未来进一步研究的重心集中于LMS中的漆酶介体再生及漆酶稳定性.