漆酶用于环境修复的研究及应用前景马现成(2)
3.1.2酒类生产与保存
目前对于生产中的多酚物质,一般是通过聚乙烯吡咯烷酮处理来去除,而聚乙烯吡咯烷酮降解能力较差且对人体有一定的伤害,所以添加漆酶将会是一个理想的选择。漆酶能够催化葡萄果汁和酒中的酚类化合物(如苯乙烯磺酸和儿茶酸),且不会影响酒的颜色和味道;啤酒中含有少量的多元酚化合物,并能够以氢键的形式与蛋白质结合或因疏水性相互作用与普氨酸残基组合形成沉淀使啤酒不能长期储存。在啤酒生产的最后工序添加漆酶,除去多余的活性氧以及通过滤膜除去多酚氧化物,从而延长啤酒的货架寿命[13]。
3.1.3食用菌生产
漆酶有着很好的降解木质素的能力,食用菌的栽培养料中有大量的木质素等芳香族高分子化合物。这些高分子化合物在漆酶的作用下分解的速度加快,提供充足的养料以保持菌丝较高的生长速度。同时,在菌丝的呼吸作用过程中漆酶还可以作为氧化酶参与电子传递,为菌丝体内物质合成、运转和积累提供更多的能量,缩短菌丝的生长时间。在食用菌的袋装栽培过程中,想要菇类的产量更高,需要加快菌丝扭结形成更多的子实体原基,而漆酶存在可以促使菌丝扭结。并且在整个食用菌的生产过程中,漆酶作为一种抵抗杂菌的毒素,能够将酚氧化成醌,抑制杂菌的污染[14]。
3.2环境保护
3.2.1工业染料废水处理
染料是一种有颜色的物质,被广泛应用在印染、制药、纺织、化妆品和皮革等领域。目前世界上每年生产的染料超过7×105t,每生产1t染料,大概要排放700m3的废水[15],并且在染料生产过程中大约也有10%~20%的染料被排放到水体中[16]。印染废水中有机污染物的含量高、色度大、组分复杂,并且会产生一系列致癌致畸物质。当其排入水体后,会使得水的溶氧量下降,危害鱼类及其他水生生物的生存,从而损害水体的生态平衡。因此,在环境保护中印染废水的处理是个很大的难题。而漆酶可以降解蒽醌染料、偶氮染料和三苯甲烷类染料,并且大量的实验证明漆酶的脱色率高,而且固定化的漆酶活性持久,利用率高,所以漆酶将在工业染料废水问题的解决中起到重要作用。
3.2.2造纸废水处理
漆酶降解木质素的条件非常简单,只需在常规条件下即可,且不会产生有毒物质。漆酶除了在造纸中有着重要的应用外,在造纸废水处理中也有着重要的应用前景。Shuttleworth等用固定化的漆酶处理造纸厂产生的废水,其去除甲基酚的效果很理想,还可以脱甲基和溶解纸浆中的部分木质素[17]。造纸厂各车间产生的废水有着较高的色度,根据漆酶的特性可以降低这些废水的色度。由此可见,漆酶在造纸厂废水处理中将会有着重要的应用。
3.2.3生物修复
从20世纪60年代以来,农药的过度使用(如三氯苯酚)和工业的快速发展,对环境造成了很大的破坏。随着生物修复领域的不断发展,采用真菌等微生物处理污染物已成为目前生物修复中的主要方法。其中从白腐真菌中提取的漆酶有着降解多种不同类别污染物的能力,如各种酚类染料、芳香胺类、取代酚类、双酚-A类等。在漆酶介体存在下,漆酶还可以催化降解与木质素有关的二苯基甲烷、有机磷化合物及二英等[18]。由于真菌降解污染物在生物修复中有着巨大的发展潜力,又可以在自然状态下保持较高的活性,与物理化学手段相比有着很大的优势,所以生物修复是目前研究的热点。
4应用前景
漆酶在农作物秸秆预处理、生物燃料电池及生物检测等领域也有着重要的应用前景。漆酶在各个领域的应用也越来越广泛,但漆酶最主要的分泌者只有真菌,漆酶产量过低限制了其推广。除了利用现有的各种手段来筛选高产漆酶的真菌外,还可以对细菌、动植物等其他产漆酶的生物进行更多的研究或者利用基因工程技术把真菌中的主导基因片段导入其他生物中,以得到能够高产漆酶生物。
漆酶不仅在饮料、酒类及面制品生产中有着重要的应用,对木质素有很好的降解能力,对于环境中的多种难降解的染料、有毒的酚类物质、除草剂、杀虫剂等都有着很好的降解处理效果。但是漆酶应用于工业及环境治理的研究仍有很多问题亟待解决,如漆酶对单一的染料废水和单一农药所产生的污水有很好的降解处理效果,而对于实际生产中的多种混合染料废水和多种农药所产生的污水降解效果却不够理想。因此,将漆酶在工业及环境治理方面进行推广使用还需要更多的深入探究。
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