全 文 :!10
"!
4
#
2012
$
7
%
2
{
È
É
Ê
ChineseJournalofBioprocessEngineering
Vol.10No.4
Jul.2012
doi:10.3969/j.issn.1672-3678.2012.04.015
OPQI
:2011-05-03
KRS!
:
ËÌiuv7®ÐÑ
(863
ÐÑ
)
ÒÓÔ
(2009AA02Z209);
ËÌümò±£ÒÓÔ
(21106165;21176241)
TU.V
:
µ
R
(1979—),
ü
,
±úz±Ø
,
=
,
àuvá
,
uv=â
:
µ2{78
;
x)S
(
éêØ
),
uvá
,Email:czliu@home.ipe.ac.cn
÷¸Xð
ß
5
1,
)
6
1,
7
8
2,
9
2,
)Â:
1
(1.
23678 ;KJKABC \nJK3opqrst
,
DE
100190;
2.
23678 ;KJKABC <=>?@A3opqrst
,
DE
100190)
7
h
:
öéÒqÓÔ¯Ùfg¶Õ
,
Ö×TØÕÙl
、
öD
、
P¼6B
、
ÚâdÛ/m$äÏÔÜäÏæ¯Ñ
¼
,
aÂðØÕÝ_45¯¶IÑfgûÞIë¯ßEÔ¨)
。
ijk
:
ØÕ
;
Ý_
;
àäQR
;
äÏâd
;
ÜäÏ6âd
lmnop
:Q814.2
6qrst
:A
6u;p
:1672-3678(2012)04-0070-07
Laccaseanditsapplications
WANGFeng1,LIUYing1,WANGYin2,XUGuangwen2,LIUChunzhao1
(1.NationalKeyLaboratoryofBiochemicalEngineering,InstituteofProcessEngineering,ChineseAcademyofSciences,
Beijing100190,China;2.NationalKeyLaboratoryofMultiphaseComplexSystem,InstituteofProcessEngineering,
ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)
Abstract:Laccasesaremulticopperoxidases.Ithasreceivedthewidespreadatentionbecauseofnon
specificoxidationability.Onthebasisofthelatestresearchinthisfield,thepapersummarizedsourceof
laccase,structure,mechanismofaction,mediatoranditsapplicationinaqueoussystemandnonaqueous
systemsoastoprovideareferenceforfurtherimprovementofthelaccasecatalysis.
Keywords:laccase;catalysis;wastewatertreatment;aqueoussystem;nonaqueoussystem
Æsóôõ^T6½¼L.s
,
Mã{6
@âlL.s
、
UÛ${6âÞT¹ºã¤B
ĽTL.s6Ì,
[1]。
ÆsôÀ^z
4
kT2
.
,
ÿB
3
kFã6iä16OQxû
,
ÙkT
2."S.ÓR_H7%¨|6Ç
。
Æs
HS.Lg
,
CÉ
4
kè.q2*«
,
ã;cdô
¼¢Ë{6L.
。
Æs6ÇË{8î!"
,
?
ë©
、
¼
、
®¸Lu
、
&¼
、
uWM¼¢%
U(_ܺæMæ6S.H9
。
*y
,
Æs ô
õÄS.¦"«8Mu«8ê6*Ç@°
F19H
。
1
÷¸døæ
Æsóë@6
Yoshida
B
1883
$"Æ
¢6ÿ{76
[2],
c®
Bertrand
M
Laborde
B
1896
$Í@¾"ô
w4b^zõs
[3-4]。
Ô`
,
Õ¡Æs6ñ9#+Æsÿ ã{Æs
(plantlaccase)
Mw4Æs
(fungallaccase)
Ì
¢
[5]。
ã{Æsü|ÿ"Æ¢òã{
[6],
o
Rhusvernicifera
ü|2Z"ËM@
,Rhussucce
danea
ü|2Z"ùMVWX
,Rhustoxicodendron
ÿ"=Ë
。
"w4
,
Æs!"·"BY.4Z
6½y4
(Polyporus)、
.[4Z6\H{4
(Podos
pora)
M]H4
(Neurospora)
[X,4¢6ÿe4
(Aspergilus)
(4õ
[7-8]。
Æsp6ñ9Bã{Mw4
,
b·"BÂ
4
[9]。
2
÷¸d
}¥\Ë©
2.1
÷¸d
}
ÆsóôõT¹º
,
ôÀ^
4
k
Cu2+,
ïð
çM©G²#+Æs6Tm.ÿ
3
¢
(
R
1)[10]:Ⅰ· Cu2+MⅡ· Cu2+1k,ógè.F
,
Nñ©G
,
#Çè.ñ©ñ§
(EPR)
;Ⅲ·
Cu2+2
k
,
ó&è.F
,
Nø©G
,EPR
+Fæ
。
Ⅰ· Cu2+Azò·6Tçp,æ#é çW
600nm
ÚæÞ
,
"¨è
EPR
#é/ܺ
4
9è
.v.9p
,
oë
Cys→CuIB269pæ,ó
ÆsB2Ä6ü|2*
;Ⅱ· Cu2+uÄ,N^
á6_ÿp+O4
,
sAzôÀ6
EPR
çp
,
6
z²ìí ç
;Ⅲ· Cu2+óQ6m.?,Az
©G
,
"
330nm
Úz`6ìíp
。
ïð
X
Ï
、
ç
、
©GM¾¿a¾9
,Cu2+
6exO4
:Ⅰ·
Cu2+
ÿ$ù°
Cys、Phe
6
2
k
S,2
k
His
6
N
e
x
,
Ë*;Ë6p+
;Ⅱ·Cu2+óÓ¨3,ÿ$°
2
k
His
6
N
M
1
k
O
ex
,
L.·6Æs^L
e#Hó
H2OkOH—;Ⅲ·Cu
2+
6
2
k
Cu2+
ÿ
$°
3
k
His
6
N
ex
,
Íã°
Tyr
6
O
e
xË*Lb©*&¨T/
。
m
1
Ç
4
ùúÃ!÷¸d¥\
}ûo«
[11]
Fig.1 Modelofthecatalyticclusterofthelaccasemadeoffourcopperatoms
m
2
ü«¸b÷¸d ¡
}ýþ
Fig.2 Thethreedimensionalstructureoftypicalfungallaccase
cd7Ðb6FÜf}M7®
,
Æs
6ÓÂO4ù\}¬æñ
。1998
$
,Ducros
-
Ü?jc(de
(Corpprinuscinereus)
}~6Æ
s
(CcL)
fg6O7
,
ÿ6ãô7
2.2?
ÿ
fU9:=6
X
g7ÐbRç
(
R
2)[12]。
OP
Q
,
gksÿ.ë
3
kgÌO4Ø©*
,
ÓdVº
YS"ôð
,
Ë*]ÌO4
。
r
$ñ
,
Ízô
w4ÆsùO7¬6o7O4
(
R
2),
ô
;Ä×4
[13-14]
MyºE4
(Melanocarpusalbomy
ces)[15]
(
,
Æs_ó^z^ÏT2.6zG
ÆsO4
。
yºE4Æs
(MaL)
ÿ. ôkrÖ
]Ë6g¹º
,
ë
3
khÌO4Ø
(A、B
M
C)
©*
,
3
kO4Øÿ$^
157、154
M
218
kk
lH
。
As¹ºiN.
,
oÿ.·"z
17
!
4
# µ
R(
:
Æs[o*Ç
Nþ
,3
?»öÿ$xBO4Ø
A
6
Cys4
°
Cys12、
O4Ø
A
M
C
6
Cys114
°
Cys540、
O4
Ø
B
6
Cys298
°
Cys332
,
,
õO4H+ä
Ysÿ.6[
[15]。
?;Ä×4Æs
(TvL)1.9?
ÿfU9:=7O46uvPQ
,TvL
bóôk
rÖ]Ë6ÿ.
,
ë
3
khÌO4Ø
(D1、D2
M
D3)
4*
,
ÿ.bz»
、loop
MNþ
[14]。
y
,Enguita
ÿ6ôkñüÂ40ìGH 4
(Bacilussubtilis)
6
“
Æs#
”
zG¹º
(Endospore
coatproteinCotA)
67O4
,
oO4brÖ]Ë
ÿ.
,
ë
3
khÌO4Ø©*
,
oO4ôR
2
êº
[16]。
m
3
÷¸d¥\ÿ!
[18]
Fig.3 Catalyticcycleoflaccase
2.2
÷¸d¥\zXË©
Æsógè.L.q2s
,
>S.F㢷6
Ë{fgL.ø*6ÓRóCÉôõB2üë
6gè.ø*
,
ü|P"Ë{üë62*MÆ
sÿ.
4
kTm.6ãÇ
。
ÆsS.Ë{L
.ø*óCÉ<=
3
kü|}4
:1)Ⅰ·Cu2+jq
2·Ë{SFè.ùq2
;2)
è.ùù÷1Ⅱ·
Cu2+
MⅢ·Cu2+Ë*T2/T3O4Ø6Ó¨ú;3)
ÿ.Lùrz"
T2/T3
Ó¨O4Øùq2*
«
[6,17]。
mn
,
Æsümt,b#eZ»v;
*)^L.6
“
ij
”
Æs
,
õ
“
ij
”
ÆsAzj
Ó¨O4Øÿmæñ6ZmⅡ· Cu2+(R 3)。
ümt,sz"q2¦c&6&=Ù7
2âijt6v;
,
ijt6Ⅰ· Cu2+xûH+ù
Ë{q2
,
noÓ¨O4ØW6è.ù÷wUZ[6]。
ÆsH
+S.L.½õ¼¢.Q{
,
"yÉÊ
,
ÆsO
Q¼¢Ë{6è.HB2üë;cdÿ.L
ùq2*«
。
2.3
÷¸V_À
îË{6L.q2èUÉÆsikdË{O
<8B7,SrÆs6S.xû
,
ôõù?
ÆsÕê¡
(laccasemediatorsystem,LMS)
6ø*
ê#<Çñ)*y¢ø*
,
AÉÊôR
4(b)
ê
º
。
Õ-Ü°Æsø*Ë*Azø*zG6ù
L.6,
,
kùL.6,4FL.Ë*
Ô©Ë{
。
vÇ6Q*Õü|³r
2,2′
YÇ
&
(3
»u_løm
6
¡l
)
Üt
(2,2′azinobis(3ethylbenzylthiozoline6sulphate),
ABTS)、N
nuÓø
(Nhydroxybenzotriazole,
HBT)、3
n
2
ku¸l
(3hydroxyanthanilic
acid,HAA)、
æol
(violuricacid,VA)、N
n9
u¸¨:©
(Nhydoxyphthalimide,HPI),2,2,6,
6
p¸p/L.{
(2,2,6,6tetramethyl1piper
idinyloxyl,TEMPO),
ÿ.O4ôR
5
êº
。
p6
.Q{<
,
tl|q
(PTC)、
rlq
(PT)
[
2
:¥
1
s¼
4
¡l
(HNNS)
b
HÇÆsÕ
。
*
ØQ*6ÕG|
F[
,
oÇt[åkdÐ2{AzNG
,
ô
w42ë7æñ mÕ
,
ôVël¸¥
(MS)
Mæ
VëÂ
。
r$ñ
,
*½£¤Llt
(polyoxometalates,
POM)
Az½´HS.zGnF1ùñù½69
H
。POM
ÈAz£¤L.{MeQ{6O4²
,
ÍzL.q2MælG
,
XO4¯
、
42w
U¸
,
"-oܺæ<\6L.q2S.G
H
。
*y
,POM
ÆsÕó)^#g6
。Kim
(
[19]
uv7
,POM
ÆsÕH+zT»ôf
Áº
。
Õ
/
Ë{6ÇÓRëBÕO46Fãn
zêH
,
ü|³rè.ù÷
(electrontransfer,
ET)、
_2.ù÷
(hydrogenatomtransfer,HAT)
km
.L.
(ionicoxidation)[20]。
pz
N—OH
+6Õ
(HBT,VA,HAA,HPI)
ü|CÉ_2.ù÷÷
^
;
Õ
ABTS
)Çè.ù÷÷^
;TEMPO
[o¢
Ö{)Çm.L.÷^
。
27
2
{
È
É
Ê
!
10
"
m4
"ÏV_×ØV_fgÜd÷¸¥\¨Åí\ÿ!ýþm
[11]
Fig.4 Schematicrepresentationoflaccasecatalyzedredoxcyclesforsubstratesoxidation
withorwithoutchemicalmediators
m
5
÷¸V_d\
}
[18]
Fig.5 Chemicalstructuresoflaccasemadiators
3
÷¸dXð
3.1
÷¸Ø#_ldXð
Æs"«8êü|ùÇBÉ«Úà
。
ÎÉ«u5Î6%UÉ«M×ÇÎ6ºÉ«
^zÄi
、
2{a¬6zÓ{
,
Çv6{à
M.±Úà:Xä@É«6V©`î
,
*y
̢ɫm%* «®R6¨|J%9
。
%UÉ
«^zië®%U
,
×ÇÎ6ºÉ«
^zi6r.zÓ{
,
ôru¼
、
r.¹ºl
、
r
.¢¹l
、
vï(
。
zÓ{?®R62{
Azæw6Nú
、
8x
、
8½7GyE%1;Ç
。
ÆsH+zT»fg%U-Ä[a¬¼¢.Q{
,
*yùùñù½»*ÇBÉ«Úà
[21-24]。
ïð%UO46Fã
,
#+%Uÿ z{%
U
、
ւ%U
、
|¢%UMÓ¸%U(
。
K{¢%UóÆs6Ë{
,
ôÀ#ùÆsjSL
.
,
zb|}ÕÙH)*-Ä
[25-28]。
?÷
Ç%Un¹
,
Æs}üëø*Ë*¼¢.Q
{
,
7|jSø@÷Ç»
,
*y<36Ë*zN6
ë©
,
Iz²BÙR®RJ%
[27]。
½&÷Ç
%UuÆs6jSË{
,
}\ÿ.Õ
,
áÆ
s
/
Õê¡fô}~`6#a¬v.÷Ç%U6
õ¢
,
}i6-ÄTU
[30-31]。
|¢%Uóë,
6q2G%U
,
*oAz[6ñ½O4
,
2{a
¬GH
,
²ÇÆs
/
Õê¡b#
[32-33]。
ÏÿÓ¸%U#<"Æs
g=Ç=fg-Ä
,
~~%|MZ6,
,
È
0Õ®#QÜ}i-ÄwU
[34]。
£[
[35]
uv
6Æs?×ÇÎ6ºÉ«o6S.®Q
Ç
,
7%ÉÆsÚà®
,
É«o68?ÿ.
|iQÜ;
,1h
®\]æ«o68?ÿ.
|ië
312×104
;
466×104;
Úà
2h
®6
o8?ÿ.|i
586×104。
xQ5(
[36]
"
SBR
ø*ófȧ.ÆsñãÚàRÞXÉ«
,
É«6
COD、BOD
FpU<[Ä6=aU_QÜ
37
!
4
# µ
R(
:
Æs[o*Ç
»fi
。COD
FpUV1
90%
æ«
COD
"
120mg/L
<=
;BOD
FpUV1
95%
;
æ«Ä
=a1
50
è<=
,
åQ¾ËÌÉ«`
。
Æs"«86*Çp6ÇBÉ«Úà
,
q#
<ÇB.±Q*
。Chung
(
[37]
"«86ø*ê
=
,
ÇÆsS.QÓM#oRñAzL.Ç
6QÓ #oOQ
。
y
,
Æsq#<"«8e
qbS.
L
s¼
[38]、
|Ũ©
[39]、
Vël
[40]
2
*8*6®Q{
。
3.2
÷¸Ø$#ldXð
Æs6¯½¨|Ë{«³GMH
,
%|0Èz
Ó³¦kdo2Õ|fg³
,
*y"u«8ê
Æs6*Çbïð6!"69H
[41-42]。Tanaka
(
[43]
<ñü
Traetessp.
6ÆsS.¦S.L.u
¼7
,
"«86eqbê6z®Q{2
*
,
"«M|¡6PQêH2*F³B
N,N
¸¸¨©M¸W6i8?ÿ.|i®Q{
。
î|¡6ÿ&
20% ~30%
,
B{ñU
。
îË{ ¸Lu¼
,
"ø*êÈ0
10% ~
30%
|¡
,m
¸Lu¼6ñUM®QwU_ñ<
}i
。
|¡6ÿ&
20%
,p
¸Lu¼L.
wU
。RodakiewiczNowakd
(
[44]
uv6°«
³6zÓ³¦»ª
、
|¡M¸:d?oõw4
ÆszG6I)
。
uvPQ
,
Ȼ
、
|¡M¸
:d
3
õ³¦?Æs×zRÇ
,
RÊü
|~óB³¦6ß«G
。RodakiewiczNowakd
(
[45]
quv6º»4Æs
CUL
"
3mol/L
6»W
、
|¡
M¸:d³b6[G[oS.VëÂé
Ç6H9
。
OPQ
,
°ñü
P.radiata
8É
,
Æs
CUL
"|¡I¥ò
,
n"¸:döI z
T
;
"»W
,
Æs
CUL
Fôñü
P.tigrinus
6Æs
¥ò
。Shiba
(
[46]
<Æ¢MâKºy4 ñ96Æ
s S.¦
,
"|¡°«6PQ³bfg6
V.ë¼M^W6S.ø*
,
7w4Æs6S
.L.wUóÆ¢Æs6
3~7
è
;
OqPQ
,
S
.wUóëË{MÆså6²Gêñãó6
。
Ikeda
(
[47]
<|¡
、¸
W
、1,4
Lw® PQ³
¦
,
Ç
Pycnoporuscoccineous
ÆsL.®Q
2,6
¸
u¼
。
£h(
[48]
6uvPQ
,
,
Æ¢Æs"W³¦6S.H9|æB"Lw
®Mp_D
;
Wÿ.nk&?ÆsGHz
6I)
,
cdn&i6ÄÈ
,
szQÜ}i
;
î|ÓW°«6É
1∶1
,
sz9i
,
ó"
«6
15
è
。
"
pH
75、
6É
1∶1
6|Ó
W «PQ³b
,
Æ¢Æs#S.L.?ë©ø
*
。
ø*B{% ç%ü| ?÷ÇëG
。
Silvia
(
[49]
<
T.Pubescens
ÆsS.¦
,
"eq³
b°§l»¥6PQê
,
<[<
Myceliophtora
ÆsS.¦"6É
1∶3
6Lw®°eq³
b{M6¸uPMê
,
fg
17βW6S.
L.
。
OPQ
,
êÇ6Æs"¾¿6PQê
_#+
17βWL. LZm,in÷Q2*
C—O
k
C—C
6®{
,
4fô}L.* ®{
k®Q{
。Ma
(
[50]
uv6
、
·
、¸
u
、
r¸
、
r®(zÓ³¦?ñü
Rhusvernificera
6ÆsS.m¼¢{|L.ø*6I)
。
uv
OPQ
,
"·
,
îeq³b^i
65%
,
ÆszGV1
;
ÇB¾¿6zÓ³¦
logP
25~45
,
Æs?
(+)
;#¼M
(-)
P#o
6S.L.H9}i
;
#¼6sôL.ø*Fã
B"«86ø*
,
F72®Qø*
,
n2*Az
i6X*ÇoÞ6,B{
DOPA
{
。Mus
tafa
(
[51]
Ç
Myceliophthorathermophila
ÆsS.
¦
,
uv6«8[« »l»¥Ì8êà,l6
L.ø*
。
Oܺ
,
"« »l»¥Ì8ê
,
#2*M [6¼·Äo,B{
,
yB{s·
"BzÓ8
,
"vs ¡9:=H[
45d
<
W
。
"«8ê
,
õB{uv°
。
óëB
"«8Æs[2*6{¢üë_zi6z
G
,
,B{®Q¸
。
"« zÓÌ8ê
,
ë
BÆszG=aX,B{Ív06zÓ8
,
ö¶
6®Qø*672
,
*nHGñà6Ô©B{
。
Ê
,
Æs"u«8ê6S.ø*
,
p6
ø*wU
、
v.U(°ØC«8Fã
,
~~B
{bzêFã
,
õ#H¾
²6.±ø
*
,
CÉzÓ³¦6mßÆÙFã6B{
。
4
%
Æs ôõ®R5\6ÄS.¦
,
*oS
.ø*9:sM
、
7N#B{B2n@°ïð9
H
。
"Õÿ.6=
,
Æs6Ë{ýþ~
`
,
oS.ø*wUMv.Ubñ<t}i
。
Ô`
,
i|i6Î.Æsñ9M°ç8ÆsoÇ
Éi(*oRTdÆs6BÎ.*Ç
。
ÈwÆ
s6Î.*ÇfÊ
,
*OQ*Ê
、
µ2
{Ms
,
²$ór$ñu«s±MzÓ8
47
2
{
È
É
Ê
!
10
"