漆酶

漆酶是一种含铜多酚氧化酶，它一般以二聚体或四聚体的形式存在。漆酶最早是由日本学者Yoshi在紫胶漆树漆液中发现的, 随后发现在真菌、细菌和昆虫中也存在漆酶。19世纪末，G.Betranel第一次将其以生漆固化的活性物质分离出来，并命名为漆酶。自然界中的漆酶来源主要有植物漆酶、动物漆酶、微生物漆酶。微生物漆酶又分为细菌漆酶和真菌漆酶，细菌分泌漆酶主要从在于细胞内，而真菌产生的漆酶主要分布在细胞外，是目前研究较多的种类。虽然植物漆酶在木质纤维素合成以及抵抗生物和非生物胁迫等生理过程中发挥重要作用，但植物漆酶的结构和作用机理一直未知。 漆酶是天然漆主要成分之一，含量约为10%，存在于天然漆的含氮物质中，俗称生漆蛋白质、氧化酶。是天然漆在常温下干燥时不可缺少的天然有机催化剂。不溶于水，也不溶于通用有机溶剂，而溶于漆酚。
漆酶和植物中的抗坏血酸氧化酶，哺乳动物的血浆铜蓝蛋白属同族，能够催化多种有机底物和无机底物的氧化，同时伴随分子氧还原成水。漆酶广泛分布于真菌、高等植物、少量细菌和昆虫中，尤其在白腐真菌中普遍存在。目前，漆酶的应用研究在生物、化学、物理、医学等多领域，分子、细胞、生物组织等多水平上展开。
真菌漆酶作为一种多酚氧化酶，可催化大量酚类化合物和芳香胺的氧化，由于其作用底物范围大，应用面广，其清洁、高效化的催化特点，在造纸、废水处理、染料脱色、生物漂白、食品加工、环境污染物脱毒、生物检测等方面具有广泛的应用价值，而引起人们越来越多的研究兴趣。 漆酶是单电子氧化还原酶，它催化不同类型底物氧化反应机理主要表现在底物自由基的生成和漆酶分子中四个铜离子的协同作用。底物结合于酶活性中心的Ⅰ型Cu2+位点，通过Cys-His途径将其传递给三核位点，该位点进一步把电子传递给结合到活性中心的第二底物氧分子，使之还原成水。整个反应过程需要连续的单电子氧化作用来满足漆酶的充分还原，还原态的酶分子再通过四电子转移传递给分子氧。在此过程中，氧还原很可能分两步进行，两个电子转移产生过氧化氢中间体，该中间体在另外两单电子作用下被还原成水。
漆酶的分子结构呈球状，是由3个cupredoxin-like结构域结合形成，这种结构形式是铜蓝蛋白家族所共有的。漆酶多为一条多肽链组成的单体酶，相对分子质量主要分布在5×104-1×105之间，由500-550个氨基酸组成。这些氨基酸都是糖蛋白，含糖质量分数在10%-80%，碳水化合物的质量分数在15%-45%。含糖质量分数高的漆酶既不能提高漆酶的热稳定性，也不能阻止自身失活。 1、有毒化合物的生物消除
环境污染问题日益严重，越来越多的污染物正侵蚀着人们赖以生存的环境，漆酶在许多有毒废物的处理中都有很好的应用价值。除了降解木素外，还可以降解多种芳香族类化台物和有机磷类毒剂。再后来发展的固定化酶技术，更使酶活回收率提高，且热稳定性较好。真菌漆酶可降解环境中多种有毒物质，对污染的局部环境进行生物修复。
2、造纸工业中的应用
漆酶具有氧化木素的能力，被广泛应用于造纸工业，尤其是生物漂白。漆酶参与木浆和草浆的漂白都有报道。试验证明，漆酶和合适的介体协同作用，对低值的木浆有高选择性，去除木素效率达到45％。
3、食品工业中的应用
漆酶在食品方面的应用越来越广泛。漆酶是饮料加工中常见的酶之一，主要用于饮料的澄清与色泽控制。另外食药用菌制种过程中加人漆酶制剂能加速木质素的分解，为菌丝提供更丰富的养料。试验发现，漆酶在午餐肉生产中的表现比过氧化物酶更有效，乳制品也同样如此。
4、其它方面的应用
漆酶在改善纤维特性，生物检测，生物燃料，生物传感器，工业染料脱色及木材工业中均有广泛的应用。 （1）pH值使用范围：3.0～6.5， 最适pH值为4.5
（2）温度使用范围：10℃～60℃， 最适温度为40℃；
（3）使用量：根据工艺要求和底物的情况，由试验确定，推荐添加量为万分之一到千分之一。 漆酶能催化氧化超过200种不同类型的物质，广泛应用于食品、纺织、造纸等行业。漆酶有氧化酚类物质的特性，可将其转化为多酚氧化物，多酚氧化物自身能够发生聚合形成大颗粒，被过滤膜去除。所以在饮料生产中漆酶被用来进行饮料的澄清。漆酶能够催化葡萄果汁和酒中的酚类化合物，且不影响酒的颜色和味道。啤酒生产的最后工序添加漆酶，除去多余的活性氧及多酚氧化物，从而延长啤酒的货架寿命。
漆酶可以降解蒽醌染料、偶氮染料和三苯甲烷类染料，而且脱色率高、活性持久、利用率高。漆酶可以氧化木质素中的酚羟基使其变成苯氧基自由基，这两种基团之间的转换会导致木质素的聚合好解聚，从而加速造纸过程中的生物漂白过程。