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漆酶具有广泛的底物特异性,目前在食品、环境、制浆造纸以及纺织印染等诸多领域内具有广阔的潜在应用市场。而这些应用都需要以大量的漆酶存在为前提,所以筛选出廉价的漆酶高产菌株,并优化其产酶条件是漆酶得以工业应用需首要解决的课题。
该研究首先对两种漆酶高产真菌——彩绒革盖菌和香菇的培养和产酶条件,包括培养状态、培养温度、培养基初始pH值、金属离子Cu2+和Mn2+的含量、表面活性剂的使用以及诱导剂的种类、添加量和添加时间等相关因素进行了优化,并进一步研究了它们的部分酶学性质。
结果发现彩绒革盖菌PRL572菌株适宜在pH3.5~pH5.7环境下生长并合成漆酶。添加pH缓冲液的培养基可以获得更高的酶活,但是不含缓冲液的培养基可获得较高的酶产率;铜和锰离子的存在可以显著提高漆酶活力,当以0.1 mM2,5—二甲基苯胺为诱导剂时,培养基中宜含8~80μM Cu2+离子,10μM左右的Mn2+离子。在五种常用漆酶诱导剂中,2,5—二甲基苯胺的效果最佳,且应在菌种进入对数生长期时加入效果最好,其最适添加浓度为0.4mM,此时最适产酶Cu2+浓度为0.4 mM。研究湿示漆酶在30℃和40℃条件下保持6 h后残余酶活分别为原酶活的95.4%和80.1%:60℃条件F,该酶保温1h后的残余活力仅为原酶活的13.9%。该漆酶的最适反应温度是65℃,最适反应pH值为2.4~3。
香菇发酵产漆酶条件的优化结果表明,静置培养优于振荡培养;pH≥5.6时香菇菌体基本无法生长,香菇最适生长及产酶pH值为3.5;20℃低温有利于香菇生长,但最适产酶温度是25℃;Cu2+浓度为0.2~1.0 mM时有利于香菇漆酶的合成,其中0.4 mM是香菇产漆酶的最佳铜离子浓度,当铜离子终浓度超过5 mM时,严重抑制香菇菌丝的生长;除了2,5-二甲基苯胺之外,阿魏酸、愈创木酚、没食子酸、黎芦醇等诱导剂促进香菇合成漆酶的作用不明显,反而会抑制菌丝生长;Tween-80的加入不利于漆酶合成。香菇漆酶在60℃条件下保温1 h后仍残余了2%的活力;以ABTS为底物的最佳反应温度是65℃,最适反应pH值为2.2(柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液体系)。
印染废水是工业用水大户,由于印染工艺中染料不能完全上色到织物上,残余的染料成了印染废水主要污染物质之一,而这些染料独特及稳定的化学结构使其很难在传统的有氧条件下被微生物处理,因此,以漆酶处理印染废水受到了人们广泛关注。本文应用彩绒革盖菌和香菇产生的粗漆酶液对20种常用染料进行催化降解,并针对真菌漆酶处理染料过程中来自环境pH值和温度、染料结构和浓度以及漆酶来源和酶活力等影响因素做了进一步研究。结果表明真菌漆酶可以直接降解二十种工业染料中的14种,染料是否能与漆酶直接作用,主要取决于染料的具体结构而不仅仅是发色基团;染料浓度和酶活力的增加均会加快染料的降解速率,但对总脱色率的影响不大,过高的染料浓度易馒最终脱色率略有下降;降解体系温度越高,越有利于加快降解速率,但过高的温度影响到漆酶的稳定性;每种染料脱色最适pH不完全一致,大部分染料最适pH出现在弱酸范围内;由于活性位点等性质上的差异,使得两种来源的漆酶对染料的脱色效果不尽相同;以ABTS等三种染料作为介体对漆酶降解染料起到一定的促进作用,其中以ABTS的促进效果最佳。