漆酶的研究進展及其應用

劉 戀，楊 清

(貴州醫科大學 神奇民族醫藥學院，貴州 貴陽 550005)

漆酶是一類含銅多酚氧化酶，可與抗壞血酸、胺類等物質反應[1]。Yoshinida[2]首次在紫膠漆樹漆液中發現漆酶。漆酶屬食用菌胞外酶系，催化氧化反應只生成 H2O，因此可作為綠色生物催化劑。目前，漆酶的主要研究為分子結構、作用機制、催化底物、食品應用、工業廢水應用等方法，是一類發現較早，研究較透徹、工業生產應用較廣泛的酶類[3-5]。

1 漆酶的作用機制

漆酶為單蛋白體分子量差異較大的糖蛋白，結構是相似的球狀，由三個含有β圓桶狀的杯結構，及帶有4個銅離子的活性中心組成。4個銅離子分別是T1Cu、TCu3b、T2Cu、T3Cu3a。順磁共振光譜下，漆酶顯藍色且含有叫寬的超精細裂分，藍色是由組氨酸、半胱氨酸等構成的Cys→T1Cu電子轉移帶呈現，超精細裂分是因 T2Cu上水與咪唑配位形成。TCu3a與TCu3b由氫氧化物與組氨酸搭橋連接，其氫氧化物獲得一個H+生成水，底物形成自由基，發生非酶催化反應，機制為乒乓反應[6]。

2 漆酶的催化底物

目前，關于漆酶催化底物的研究較多，近 300 種。其中，催化底物最多為酚類及其衍生物，其次為羧酸、芳胺。生物色素、金屬有機化合物、非酚類化合物等較少[7-11]。王旭等[12]研究漆酶對纖維素酶降解玉米秸稈影響，發現漆酶濃度與得糖率呈負相關，在與秸稈底物37 ℃保溫 24 h條件下,最大可使糖得率由 30.40% 降低至 23.87%，證實漆酶能抑制纖維素酶發揮作用。因漆酶在實際的應用中存在著環境耐受性差、易失活等缺點，研究人員發現漆酶中一些物質可延長酶活性，提升環境耐受性和催化速率，這類物質稱為介質，即漆酶-介質體系，可實現對更多小分子底物的催化氧化。何小勇[13]研究發現多羥基化合物能與漆酶分子形成氫鍵，增強了漆酶的穩定性,從而使其保持良好的催化性能。佟碩秋等[14]研究證實，介體ABTS對漆酶處理甲基藍的脫色有促進效果，不加ABTS時，脫色率為 22.02%；加ABTS時，脫色率提升至60.86%。因漆酶酶活穩定性差，研究人員利用多種穩定性物質作為固定化載體固定漆酶，提高漆酶利用率。鮑炳鑫[15]以納米級二氧化硅為固定化載體，發現在 65 ℃，pH值為2.2，納米SiO2顆粒的負載量為6 U/g時，對雙孢菇漆酶固定化收率最高，相較游離漆酶，可重復使用4～9次。

3 漆酶的應用

3.1 食品應用

酒類中的多酚物質，主要是花色素原和聚合單寧，會影響其風味，澄清度。漆酶可催化氧化多酚類物質，使其澄清透亮，提高酒的感官品質，進而延長酒的保質期。20世紀初，漆酶已應用于葡萄酒生產，提高其穩定性。多孔屬雜色真菌漆酶在黑色葡萄酒液溶液中，處理3 h，能夠去除65%以上的兒茶酚和90%以上的花色素，除去50%的總多酚類，同時添加聚乙烯吡咯烷酮及硅藻土，可進一步提高葡萄酒的穩定性[15-16]。果汁方面，漆酶不僅可除去其中的酚類物質，改善其風味、感官品質，提高穩定性，同時不會破壞酪氨酸[17]。在牛奶凝膠化中，漆酶可使牛奶中的蛋白質發生氧化交聯，使牛奶凝膠化，改變牛奶品質，形成新的風味，且粘度及保質期不受到影響[18-19]。

3.2 工業應用

制漿造紙工業作為傳統污染工業，會產生大量污染環境的廢棄物。目前，污水處理、纖維循環再造，環境污染漂白等是其主要問題。漆酶作為生物制劑，可用于紙漿漂白、廢紙脫墨、廢水處理等。漆酶在介體HBT作用下，在蒸煮前對麥草進行預處理，可降低紙漿的卡伯值，提高紙漿的白度和強度[20]。漆酶-介體體系在氧氣的輔助下，與紙漿作用，具有良好的除去木素的效果，可引起紙漿卡伯值的下降，有利于實現少氯或無氯漂白，減少工業上的污染。酶法脫墨是一種非常經濟有效的脫色方法，能降低化學脫墨引起的環境污染，可用于紡織工業中的脫色環節。Ghindilis A L等[21]使用固定化漆酶處理紙廠廢水，可除去甲基酚與部分木素，降低廢水色度。

3.3 漆酶在生物技術的應用

在生物監測方面，主要體現在免疫檢測和生物傳感器兩個方面。免疫檢測過程中，漆酶可能會替代辣根過氧化物酶作為新的標記酶。還可以運用DEAE-纖維素固定漆酶，制成不同類型的高活力的穩定器，用來監測監視茶葉中茶酚的情況，并且這種類型的高靈敏度傳感器可以被用來對來自石油、煤炭、天然氣，頁巖氣等工業中酚類等物質的監測。還可以利用漆酶作為催化劑，將燃料的化學能轉化為電能從而制造成生物燃料電池。漆酶還在有機物的合成，非抗體淄醇類藥物和抗癌藥物的生產，樹脂材料等方面均有著非常廣泛的潛在應用前景。

在大多數的研究中，漆酶的反應都是溫和無害的，由于安全不產生有毒的副產物，使漆酶的研究越來越多，尤其是用在食品方面。關于漆酶的結構，作用以及應用方面的研究較為透徹，但漆酶和其他介質或催化底物反應時，產生的次級代謝產物的相關研究較少。同時，研究漆酶在發揮作用時的表達調控機制，與底物結合應用于更多領域物質的開發及工業化低成本生產的漆酶菌株，提高漆酶活性及穩定性，增強漆酶的環境耐受力，使漆酶得到更大的利用化。