漆酶的研究进展及其应用

刘 恋，杨 清

(贵州医科大学 神奇民族医药学院，贵州 贵阳 550005)

漆酶是一类含铜多酚氧化酶，可与抗坏血酸、胺类等物质反应[1]。Yoshinida[2]首次在紫胶漆树漆液中发现漆酶。漆酶属食用菌胞外酶系，催化氧化反应只生成 H2O，因此可作为绿色生物催化剂。目前，漆酶的主要研究为分子结构、作用机制、催化底物、食品应用、工业废水应用等方法，是一类发现较早，研究较透彻、工业生产应用较广泛的酶类[3-5]。

1 漆酶的作用机制

漆酶为单蛋白体分子量差异较大的糖蛋白，结构是相似的球状，由三个含有β圆桶状的杯结构，及带有4个铜离子的活性中心组成。4个铜离子分别是T1Cu、TCu3b、T2Cu、T3Cu3a。顺磁共振光谱下，漆酶显蓝色且含有叫宽的超精细裂分，蓝色是由组氨酸、半胱氨酸等构成的Cys→T1Cu电子转移带呈现，超精细裂分是因 T2Cu上水与咪唑配位形成。TCu3a与TCu3b由氢氧化物与组氨酸搭桥连接，其氢氧化物获得一个H+生成水，底物形成自由基，发生非酶催化反应，机制为乒乓反应[6]。

2 漆酶的催化底物

目前，关于漆酶催化底物的研究较多，近 300 种。其中，催化底物最多为酚类及其衍生物，其次为羧酸、芳胺。生物色素、金属有机化合物、非酚类化合物等较少[7-11]。王旭等[12]研究漆酶对纤维素酶降解玉米秸秆影响，发现漆酶浓度与得糖率呈负相关，在与秸秆底物37 ℃保温 24 h条件下,最大可使糖得率由 30.40% 降低至 23.87%，证实漆酶能抑制纤维素酶发挥作用。因漆酶在实际的应用中存在着环境耐受性差、易失活等缺点，研究人员发现漆酶中一些物质可延长酶活性，提升环境耐受性和催化速率，这类物质称为介质，即漆酶-介质体系，可实现对更多小分子底物的催化氧化。何小勇[13]研究发现多羟基化合物能与漆酶分子形成氢键，增强了漆酶的稳定性,从而使其保持良好的催化性能。佟硕秋等[14]研究证实，介体ABTS对漆酶处理甲基蓝的脱色有促进效果，不加ABTS时，脱色率为 22.02%；加ABTS时，脱色率提升至60.86%。因漆酶酶活稳定性差，研究人员利用多种稳定性物质作为固定化载体固定漆酶，提高漆酶利用率。鲍炳鑫[15]以纳米级二氧化硅为固定化载体，发现在 65 ℃，pH值为2.2，纳米SiO2颗粒的负载量为6 U/g时，对双孢菇漆酶固定化收率最高，相较游离漆酶，可重复使用4～9次。

3 漆酶的应用

3.1 食品应用

酒类中的多酚物质，主要是花色素原和聚合单宁，会影响其风味，澄清度。漆酶可催化氧化多酚类物质，使其澄清透亮，提高酒的感官品质，进而延长酒的保质期。20世纪初，漆酶已应用于葡萄酒生产，提高其稳定性。多孔属杂色真菌漆酶在黑色葡萄酒液溶液中，处理3 h，能够去除65%以上的儿茶酚和90%以上的花色素，除去50%的总多酚类，同时添加聚乙烯吡咯烷酮及硅藻土，可进一步提高葡萄酒的稳定性[15-16]。果汁方面，漆酶不仅可除去其中的酚类物质，改善其风味、感官品质，提高稳定性，同时不会破坏酪氨酸[17]。在牛奶凝胶化中，漆酶可使牛奶中的蛋白质发生氧化交联，使牛奶凝胶化，改变牛奶品质，形成新的风味，且粘度及保质期不受到影响[18-19]。

3.2 工业应用

制浆造纸工业作为传统污染工业，会产生大量污染环境的废弃物。目前，污水处理、纤维循环再造，环境污染漂白等是其主要问题。漆酶作为生物制剂，可用于纸浆漂白、废纸脱墨、废水处理等。漆酶在介体HBT作用下，在蒸煮前对麦草进行预处理，可降低纸浆的卡伯值，提高纸浆的白度和强度[20]。漆酶-介体体系在氧气的辅助下，与纸浆作用，具有良好的除去木素的效果，可引起纸浆卡伯值的下降，有利于实现少氯或无氯漂白，减少工业上的污染。酶法脱墨是一种非常经济有效的脱色方法，能降低化学脱墨引起的环境污染，可用于纺织工业中的脱色环节。Ghindilis A L等[21]使用固定化漆酶处理纸厂废水，可除去甲基酚与部分木素，降低废水色度。

3.3 漆酶在生物技术的应用

在生物监测方面，主要体现在免疫检测和生物传感器两个方面。免疫检测过程中，漆酶可能会替代辣根过氧化物酶作为新的标记酶。还可以运用DEAE-纤维素固定漆酶，制成不同类型的高活力的稳定器，用来监测监视茶叶中茶酚的情况，并且这种类型的高灵敏度传感器可以被用来对来自石油、煤炭、天然气，页岩气等工业中酚类等物质的监测。还可以利用漆酶作为催化剂，将燃料的化学能转化为电能从而制造成生物燃料电池。漆酶还在有机物的合成，非抗体淄醇类药物和抗癌药物的生产，树脂材料等方面均有着非常广泛的潜在应用前景。

在大多数的研究中，漆酶的反应都是温和无害的，由于安全不产生有毒的副产物，使漆酶的研究越来越多，尤其是用在食品方面。关于漆酶的结构，作用以及应用方面的研究较为透彻，但漆酶和其他介质或催化底物反应时，产生的次级代谢产物的相关研究较少。同时，研究漆酶在发挥作用时的表达调控机制，与底物结合应用于更多领域物质的开发及工业化低成本生产的漆酶菌株，提高漆酶活性及稳定性，增强漆酶的环境耐受力，使漆酶得到更大的利用化。