摘要在有氧條件下，漆酶能降解很多難降解的化合物，在環(huán)境治理中起到重要的作用。介紹了漆酶的來(lái)源和特性，綜述了漆酶在造紙廢水、廢紙脫墨、食品工業(yè)廢水及染料脫色等領(lǐng)域中的應(yīng)用，并對(duì)漆酶的應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

　　關(guān)鍵詞漆酶廢水染料脫色廢紙脫墨環(huán)境保護(hù)

　　環(huán)境從業(yè)人員評(píng)職知識(shí)：環(huán)境生態(tài)著作出版方法

　　一部環(huán)境生態(tài)著作要完成出版也是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，從選題到組稿，審稿再到最后的出版發(fā)行也要經(jīng)過(guò)多個(gè)程序。作者要出版先要做的就是選題工作，出版社或者是出版機(jī)構(gòu)在選題方面也是考慮市場(chǎng)的，會(huì)結(jié)合市場(chǎng)現(xiàn)狀挑選出環(huán)境生態(tài)類選題，這類選題也要審核委員會(huì)審批通過(guò)才能走下面的流程。

　　0引言

　　漆酶(Laccase)是一種含銅的多酚氧化酶，又名對(duì)苯二酚氧化酶，是一種金屬糖蛋白，它屬于多銅氧化酶家族。漆酶最早被發(fā)現(xiàn)于日本紫膠漆樹(shù)(Rhusverniciflua)漆液，后來(lái)Bertrand在真菌中也發(fā)現(xiàn)了這種酶，并且稱之為漆酶。在自然界里，漆酶主要存在于各種植物、昆蟲(chóng)、真菌及細(xì)菌。近年來(lái)，廣大學(xué)者對(duì)漆酶進(jìn)行了大量的研究與探討，其中，人們最熱衷于對(duì)真菌漆酶的研究[1]。

　　典型漆酶是一種單體蛋白，由500~550個(gè)氨基酸組成，真核生物漆酶含有10%~25%的糖基。擔(dān)子菌門、子囊菌門及半知菌類等真菌分布有大量的產(chǎn)漆酶真菌，特別是白腐菌中分布更為廣泛。來(lái)自于白腐菌的漆酶是自然界中纖維素、木質(zhì)素和半纖維素必不可少的降解者，在木質(zhì)素降解過(guò)程中不可或缺，在自然界物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中起著非常重要的作用。漆酶在以下幾個(gè)方面的應(yīng)用前景及潛在價(jià)值尤為突出:有機(jī)合成、免疫檢測(cè)、生物檢測(cè)、生物傳感器制作[2]、污染修復(fù)、有毒有害化合物的去除、造紙廢水的生物處理、紙漿的生物漂白和飲料果汁加工、植物食品保護(hù)等。

　　自發(fā)現(xiàn)漆酶以來(lái)，人類已經(jīng)對(duì)漆酶和產(chǎn)漆酶菌株進(jìn)行了大量的研究與探索，包括產(chǎn)漆酶菌株生長(zhǎng)曲線、產(chǎn)漆酶條件的優(yōu)化、漆酶的分離純化及其酶學(xué)性質(zhì)、漆酶的具體應(yīng)用等。近年來(lái)人們分離純化了上百種不同來(lái)源的漆酶，并研究探討了它們的酶學(xué)性質(zhì)，克隆測(cè)序一些漆酶基因已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，酵母等真核生物異源表達(dá)也成為事實(shí)，但漆酶實(shí)際應(yīng)用研究始終是值得我們探討的課題，只有繼續(xù)研究漆酶的性質(zhì)及具體應(yīng)用，繼續(xù)擴(kuò)展漆酶的其他應(yīng)用領(lǐng)域，才能充分發(fā)揮漆酶的應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)今社會(huì)人們對(duì)環(huán)境保護(hù)高度重視，漆酶作為一種綠色催化劑，更是在環(huán)保中起著不可替代的作用。本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上，主要綜述了漆酶在環(huán)保中的具體應(yīng)用，包括漆酶在造紙廢水處理、廢紙脫墨、食品工業(yè)廢水生化處理的應(yīng)用等。

　　1漆酶在造紙廢水生物處理中的應(yīng)用

　　隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)對(duì)漆酶處理造紙廢水、紙漿生物漂白、漆酶廢紙脫墨等進(jìn)行了深入的研究。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)漆酶在造紙工業(yè)中最具應(yīng)用潛力，其催化氧化木質(zhì)素的能力極強(qiáng)，并且有很多優(yōu)勢(shì)。例如，漆酶能選擇性地催化木質(zhì)素降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，作用條件溫和，常溫常壓即可，從而可以精簡(jiǎn)設(shè)備降低能耗。造紙工業(yè)的氯漂廢水BOD5、COD和色度都比較高，含有大量有毒的有機(jī)氯化物且不易被傳統(tǒng)處理工藝去除。傳統(tǒng)制漿廢水的生物處理，一般是通過(guò)好氧及厭氧生物與廢水相互作用，但此方法處理氯漂廢水有一定的局限性，只能去除一部分碳水化合物，而對(duì)于氯酚等芳香化合物的去除效果不佳，漆酶對(duì)氯酚和苯胺化合物的去除能力很強(qiáng)，因此漆酶法處理造紙氯漂廢水及含酚工業(yè)廢水是一種非常有效的方法[3]。

　　周喜燕[4]應(yīng)用漆酶處理漂白廢水，所用漆酶來(lái)自毛栓菌TrameteshirsuteaBYBF發(fā)酵液，結(jié)果表明，在溫度30℃，pH值6.4，酶液用量16U/mL條件下反應(yīng)20h，廢水的COD、木素和色度分別下降了83.78%、83.36%和87%，這證明漆酶對(duì)氯漂廢水處理效果比較理想。徐化強(qiáng)等[5]利用云芝液培養(yǎng)所產(chǎn)的漆酶粗酶液處理造紙廢水，在溫度55℃，pH值7.0，酶液用量51U/mL條件下，處理5h，處理后出水的COD、木素和色度的去除率分別為82.1%、84%和94.6%。在實(shí)際廢水處理中可以優(yōu)化處理?xiàng)l件，提高處理效率。

　　漆酶也可用于造紙黑液的預(yù)處理，提高造紙黑液的可生化性，慎鏞鍵等[6]從造紙廠污泥中分離細(xì)菌WG35，并用菌株WG35所產(chǎn)漆酶處理造紙黑液，污水的可生化降解性體現(xiàn)于BOD5/COD的值，漆酶作用于造紙黑液2天，BOD5/COD值為0.39，3天后為0.85，由此可見(jiàn)，黑液中添加漆酶后第3天的可降解性比第2天增加了將近1倍，經(jīng)漆酶處理后的造紙黑液，可生化性比較好，為后續(xù)處理提供了方便。為了延長(zhǎng)漆酶的使用壽命，降低漆酶的成本，提升漆酶環(huán)境耐受性，漆酶固定化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在造紙廢水的深度處理中，根據(jù)造紙行業(yè)節(jié)能減排的新要求，固定化漆酶技術(shù)成為新趨勢(shì)。劉娜娜[7]將固定化漆酶投入反應(yīng)器處理造紙廢水，結(jié)果表明，反應(yīng)器中加入200mL以海藻酸鈉固定的云芝漆酶，進(jìn)水COD為1265.87mg/L時(shí)，其COD去除率比對(duì)照組提高了6.87%，當(dāng)進(jìn)水COD增加至1641.31mg/L時(shí)，其COD去除率比對(duì)照組提高了22.57%，使反應(yīng)器抗進(jìn)水負(fù)荷沖擊的能力更強(qiáng)。

　　2漆酶在廢紙脫墨的應(yīng)用

　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，資源短缺和環(huán)境惡化日益明顯，人們不斷研究節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)新方式，將廢紙回收進(jìn)行脫墨實(shí)現(xiàn)二次利用是一個(gè)很好的節(jié)能方法。傳統(tǒng)的化學(xué)脫墨法需要大量的化學(xué)藥品，這就加重了脫墨廢水的污染負(fù)荷，增加了脫墨費(fèi)用，使脫墨廢水的處理更加困難。傳統(tǒng)脫墨方法更容易出現(xiàn)“堿變黑”，因此降低了紙漿的白度。再者，應(yīng)用傳統(tǒng)的化學(xué)脫墨法，紙漿的強(qiáng)度性能及濾水性能不能得到很好的改善。

　　漆酶脫墨方法的出現(xiàn)，很大程度上解決了這些問(wèn)題，使脫墨更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。相比傳統(tǒng)化學(xué)脫墨法，從效果上看，酶法脫墨后的紙漿物理性能良好、白度高、自由度較高、殘留墨較低;從運(yùn)行費(fèi)用上看，酶法脫墨化學(xué)藥品用量較少，漂白費(fèi)用更低，能耗更低，從而使生產(chǎn)成本大大降低;從社會(huì)效益上看，酶法脫墨產(chǎn)生的廢水毒性和濃度要低，降低了造紙廠對(duì)周邊環(huán)境的污染程度，完全符合現(xiàn)今社會(huì)節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)理念。徐清華等[8]將漆酶/介體體系應(yīng)用于廢舊報(bào)紙的脫墨，發(fā)現(xiàn)對(duì)比空白樣，脫墨漿白度降低，且漆酶用量越多白度越低，但隨著漆酶用量的增加，脫墨漿的可漂性顯著升高，白度可以升高4.2%。

　　并且漆酶和半纖維素酶同時(shí)用于脫墨時(shí)，兩者具有協(xié)同作用，與單獨(dú)使用漆酶或半纖維素酶相比，漂白漿的白度分別可提高8.3%和2.7%。由此可見(jiàn)漆酶應(yīng)用于廢紙脫墨、處理造紙廢水效果明顯，但由于漆酶價(jià)格較高、生產(chǎn)條件不容易控制，這就限制了漆酶工業(yè)化應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。目前，人們對(duì)漆酶脫墨進(jìn)行了初步的探討，但其脫墨機(jī)理還不明確，漆酶制漿實(shí)現(xiàn)工業(yè)化仍需解決一些問(wèn)題，例如預(yù)處理周期的縮短，預(yù)處理過(guò)程中伴生的負(fù)效應(yīng)，有效控制微生物生物降解木素機(jī)理的探討、漆酶的批量生產(chǎn)、高效經(jīng)濟(jì)介體的研發(fā)等。

　　3漆酶在食品工業(yè)廢水生化處理的應(yīng)用

　　食品廢水通常含有高濃度的有機(jī)酚類、小分子有機(jī)酸和鹽類，是工農(nóng)業(yè)污染物的重要來(lái)源之一，食品廢水滲入土壤不利于植物生長(zhǎng)，而且對(duì)土壤微生物有很大的影響。漆酶可以去除廢水中的酚類及非酚類物質(zhì)，分解有毒性的污染物，其作用條件溫和，且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。MARTIRANIL等[9]用純漆酶處理油橄欖壓榨廢水，廢水樣來(lái)自阿布魯佐橄欖油工廠，經(jīng)檢測(cè)，漆酶處理后的廢水酚含量顯著降低(高達(dá)90%)。GIANFREDAL等[10]研究發(fā)現(xiàn)，廢水中的很多酚類物質(zhì)能被漆酶降解，所用漆酶來(lái)源于Cerrenaunicolor，漆酶作用24h后，油橄欖壓榨廢水中酚類含量可降低60%~100%。

　　4漆酶在染料脫色中的應(yīng)用

　　染料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有色廢水成分復(fù)雜，毒性較大，對(duì)人們健康以及水生生物造成了嚴(yán)重危害。所以，對(duì)廢水進(jìn)行有效脫色十分重要。在染料脫色中，漆酶能作用于不同結(jié)構(gòu)的染料，其催化效率較高，且對(duì)環(huán)境沒(méi)有二次污染，漆酶脫色相關(guān)工作成為國(guó)內(nèi)外環(huán)保行業(yè)的研究新熱點(diǎn)[11]。

　　5其他方面的應(yīng)用

　　聚醚廢水主要由造紙、日化和機(jī)械等行業(yè)產(chǎn)生，對(duì)水產(chǎn)和河流生態(tài)有很大的危害，有可能通過(guò)食物鏈影響人類健康，馮俊生等[17]構(gòu)建了微生物染料電池-電芬頓體系用來(lái)降解聚醚廢水，用漆酶包埋修飾碳?xì)株帢O，當(dāng)pH值為4，漆酶質(zhì)量濃度為7mg/mL時(shí)，聚醚廢水COD降解率為68.1%，比未修飾的碳?xì)株帢O提高了28%，而且經(jīng)漆酶修飾的陰極電壓提高21.8%。張陳成等[18]利用活性炭纖維固定化漆酶對(duì)苯酚廢水進(jìn)行處理，pH值7.0，35℃條件下，活性炭纖維、游離漆酶、固定化漆酶對(duì)苯酚的去除率分別為31.1%、50.4%、76.0%。固定化的漆酶對(duì)苯酚的去除效率明顯提高，廣大學(xué)者可以對(duì)漆酶的固定化進(jìn)行深入的研究，通過(guò)更有效的固定化手段優(yōu)化漆酶的降解作用。

　　6展望

　　本文綜述了漆酶在造紙廢水處理、廢紙脫墨、食品工業(yè)廢水處理、染料脫色等方面的應(yīng)用，可見(jiàn)漆酶在這些領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大，漆酶反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)副產(chǎn)物無(wú)毒無(wú)害，作用范圍廣，自然界分布廣泛，這些優(yōu)勢(shì)吸引了許多研究者的注意力，國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者致力于漆酶應(yīng)用的深入研究。為了讓漆酶的應(yīng)用范圍更加廣泛，可以在以下方面深入研究:(1)降低漆酶成本，漆酶的高成本限制了漆酶的大范圍應(yīng)用，為了解決這個(gè)問(wèn)題，各位學(xué)者可以尋找漆酶的新來(lái)源，參照漆酶的結(jié)構(gòu)和成分人工合成漆酶的替代品，從而得到大批量的廉價(jià)漆酶。(2)提高漆酶的活性，可以通過(guò)誘變菌種篩選出高活性的漆酶，可以利用基因工程重組漆酶的有效片段組成新的高活性漆酶。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]代海兵，王菡.漆酶純化及其部分性質(zhì)研究[J].牡丹江醫(yī)學(xué)院報(bào)，2008，29(6):23-26.

　　[2]BATTISTAE，LETTERAV，VILLANIM，etal.Enzymaticsensingwithlaccase-functionnalizedtextileorganicbiosensors[J].OrganicElectronics，2017(40):51-57.