免费文献传递   相关文献

Laccase and its applications

漆酶及其应用



全 文 :!10
"!

#
2012
$

%
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!

ËÌiuv7®ÐÑ
(863
ÐÑ

ҞÓÔ
(2009AA02Z209);
ËÌümò±š£ÒžÓÔ
(21106165;21176241)
TU.V

µ
 
R
(1979—),
ü

±úz±Ø



žàuvá

uv=â

µ2{78

x)S

éêØ
),
uvá
,Email:czliu@home.ipe.ac.cn
÷¸™Xð
ß
 
5
1,
)
 
6
1,
7
 
8
2,
‰9‚
2,
)Â:

(1.
23678 ;KJKABC \nJK3opqrst

DE
100190;
2.
23678 ;KJKABC <=>?@A3opqrst

DE
100190)
7
 
h

öéÒqÓԯْfg¶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,mediatoranditsapplicationinaqueoussystemandnonaqueous
systemsoastoprovideareferenceforfurtherimprovementofthelaccasecatalysis.
Keywords:laccase;catalysis;wastewatertreatment;aqueoussystem;nonaqueoussystem
  
Æsóôõ^T6½¼L.s

Mã{6ƒ
@âlL.s

UÛ${6âÞT‹¹ºã¤B‹
ĽTL.s6Ì,
[1]。
ÆsôÀ^z

kT2
.

ÿŸB

kFã6i”ä16OQxû

ÙkT
2."S.ÓR_H7%Œ¨|6“Ç

Æs
HS.Lg



kè.q2*«

ãŠ;cdô
…¼¢Ë{6L.

Æs6“ÇË{8î!"

?
Žë©

›¼

®¸Lšu



u›WM¼¢%
U(_ܺæMæ6S.H9

*y

Æs“ ô
õ‰ÄS.¦"«8Mu«8ê6*Ç@°
F19H

1 
÷¸døæ
  
Æs—‘óë@”6
Yoshida
B
1883
$"Æ
¢6ÿ‚{7•6
[2],

Bertrand
M
Laborde
B
1896
$Í@¾"ô…w4b^z„õs
[3-4]。
Ô`

Õ¡Æs6ñ9#+Æsÿ ã{Æs
(plantlaccase)
Mw4Æs
(fungallaccase)
Ì
‰¢
[5]。
  
ã{Æsü|ÿŸ"Æ¢òã{
[6],

Rhusvernicifera
ü|2Z"ËM@”
,Rhussucce
danea
ü|2Z"ù–MVWX
,Rhustoxicodendron
ÿŸ"=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

[9]。
2 
÷¸d…}‘¥\Ë©
2.1 
÷¸d…}
  
ÆsóôõT¹º

ôÀ^

k
Cu2+,
ïð 
çM©G²#+Æs6Tm.ÿ 

¢

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·6‹Tçp,æ‚#é çW
600nm
Ú敀Þ

"¨è
EPR
#é/ܺ


.v.9p

oë
Cys→CuIB269p—æ,ó
ÆsB2‹Ä6ü|2*
;Ⅱ· Cu2+u‹Ä,N^
á6_ÿp+O4

sAzôÀ6
EPR
çp

6
z²ìí ç
;Ⅲ· Cu2+ó†Q6m.?,Az
ĩG

"
330nm
Úz`6ìíp

ïð

Ï

 
ç

©GM¾¿a¾9•
,Cu2+
6exO4 
:Ⅰ·
Cu2+
ÿ$ù°
Cys、Phe
6

k
S,2
k
His
6

e
x

Ë*;Ë6p+
;Ⅱ·Cu2+óÓ¨3,ÿ$°

k
His
6

M

k

ex

L.·6Æs^L
e#Hó
H2OkOH—;Ⅲ·Cu
2+
6

k
Cu2+
ÿ


k
His
6

ex

Í㊰
Tyr
6

e
xË*Lb©*&¨T/

m
1 
Ç

ùúÃ!÷¸d¥\…}ûo«
[11]
Fig.1 Modelofthecatalyticclusterofthelaccasemadeoffourcopperatoms
m
2 
ü«¸b÷¸d ¡…}ýþ
Fig.2 Thethreedimensionalstructureoftypicalfungallaccase
  
cd7Ðb6FÜf}M7®

Æs
6ÓÂO4ù\}¬˜æñ
。1998
$
,Ducros
-
Ü?jc(de
(Corpprinuscinereus)
}~6Æ
s
(CcL)
fg6O7

‹ÿ˜6ãô7
2.2?
ÿ
fU9:=6

g7ÐbRç

R
2)[12]。
O“P
Q

gksÿ.ë

kgÌO4Ø©*

ÓdVº
YS"ôð

Ë*]ÌO4

r…$ñ

Ízô…
w4ÆsùO7‹¬˜6o7O4

R
2),
ô
;Ä×4
[13-14]
MyºE4
(Melanocarpusalbomy
ces)[15]
(

„…Æs_ó^z^ÏT2.6zG
ÆsO4

yºE4Æs
(MaL)
ÿ. ôkrÖ
]Ë6g¹º

ë

khÌO4Ø
(A、B
M
C)
©*

„

kO4Øÿ$^
157、154
M
218
kkš
lHš

As¹ºi”Nš.

oÿ.·"z
17 
!

# µ
 
R(

Æs[o*Ç

,3
?˜›»öÿ$xBO4Ø

6
Cys4
°
Cys12、
O4Ø

M

6
Cys114
°
Cys540、
O4
Ø

6
Cys298
°
Cys332
‘,

„õO4H+ä
Ysÿ.6[–
[15]。
?;Ä×4Æs
(TvL)1.9?
ÿfU9:=7O46uvPQ
,TvL
bóôk
rÖ]Ë6ÿ.

ë

khÌO4Ø
(D1、D2
M
D3)
4*

ÿ.bz˜›»
、loop
MNþ
[14]。
y
‚
,Enguita
ÿ˜6ôkñüÂ40ìGH 4
(Bacilussubtilis)
6

Æs#

zG¹º
(Endospore
coatproteinCotA)
67O4

oO4brÖ]Ë
ÿ.

ë

khÌO4Ø©*

oO4ôR

êº
[16]。
m
3 
÷¸d¥\ÿ!
[18]
Fig.3 Catalyticcycleoflaccase
2.2 
÷¸d¥\zXË©
  
Æsógè.L.q2s

>S.F㢷6
Ë{fgL.ø*6ÓRóCÉôõB2üëš
6gè.ø*

ü|P•"Ë{üëš62*MÆ
sÿ.

kTm.6žã“Ç

ÆsS.Ë{L
.ø*óCÉ<=

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¨O4ؐÿmæñ6ZmⅡ· Cu2+(R 3)。
ümt,sz"q2¦c&6&=َ7
2âijt6v;

ijt6Ⅰ· Cu2+xûH+ù
Ë{q2

noÓ¨O4ØW6è.ù÷wUŒZ
[6]。
ÆsH
+S.L.½õ¼¢.Q{

"yÉʐ

ÆsO
Q¼¢Ë{6è.HB2ü뚋;cdÿ.L
ùq2*«

2.3 
÷¸V_˜À
  
îË{6L.q2èUÉÆsikdË{O
‰<8B7,SrÆs6S.xûŠ

ôõù? 
ÆsՁê¡
(laccasemediatorsystem,LMS)
6ø*
ê#<Çñ)*y¢ø*

AÉÊôR
4(b)
ê
º

Ձ-Ü°Æsø*Ë*Azø*zG6ù
L.6,

„kùL.6,4FL.Ë*
Ô©Ë{

vÇ6Q*Ձü|³r
2,2′

š &
(3
»šu‹˜_løm

¡l

˜Üt
(2,2′azinobis(3ethylbenzylthiozoline6sulphate),
ABTS)、N
nšu‹Óø
(Nhydroxybenzotriazole,
HBT)、3


kšu¸l
(3hydroxyanthanilic
acid,HAA)、
æol
(violuricacid,VA)、N
nš9
u˜¸¨:©
(Nhydoxyphthalimide,HPI),2,2,6,

p¸šp/L.{
(2,2,6,6tetramethyl1piper
idinyloxyl,TEMPO),
ÿ.O4ôR

êº

p6
„….Q{<‚

tl•|q
(PTC)、
rlq
(PT)
[

:¥š



¡l
(HNNS)
b
HǓÆsՁ

*„…ØQ*6ՁG|
F[–

oÇt—[”åkdÐ2{AzNG

ô…w4–2ë7æñ“ ƒmՁ

ôVël¸¥
(MS)

VëÂ

  
r$ñ

*½£¤Llt
(polyoxometalates,
POM)
Az½´HS.zGnF1ùñù½69
H
。POM
ÈAz£¤L.{MeQ{6O4²


ÍzL.q2MælG

XO4¯–

42w


"-­oÜºæ<\6L.q2S.G
H

*y
,POM
“ÆsՁó)^#g6
。Kim
(
[19]
uv7•
,POM
“ÆsՁH+zT»ôf
Á˜º

  
Ձ

Ë{6“ÇÓRëBՁO46Fãn
zêH•

ü|³rè.ù÷
(electrontransfer,
ET)、
_2.ù÷
(hydrogenatomtransfer,HAT)
km
.L.
(ionicoxidation)[20]。
pz
N—OH
š+6Õ

(HBT,VA,HAA,HPI)
ü|CÉ_2.ù÷÷
^

Ձ
ABTS
)Çè.ù÷÷^
;TEMPO
[o¢
Ö{)Çm.L.÷^

27
2
 
{
 
È
 

 
É
 
Ê
  
!
10
"
 
m4 
"ÏV_‘×ØV_fgÜd÷¸¥\¨Åí\ÿ!ýþm
[11]
Fig.4 Schematicrepresentationoflaccasecatalyzedredoxcyclesforsubstratesoxidation
withorwithoutchemicalmediators
m
5 
÷¸V_d\ƒ…}
[18]
Fig.5 Chemicalstructuresoflaccasemadiators
3 
÷¸dXð
3.1 
÷¸Ø”#_˜ldXð
  
Æs"«8êü|ùÇBÉ«Úà


ÎÉ«u5Î6%UÉ«M×ÇÎ6˜ºÉ«
^zĔi

2{a¬6zÓ{

Çv—6{à
M.±Úà:XŒä@É«6V©`î

*y„
̢ɫm%* «®R6¨|J%9

%UÉ
«^z‰iŽë®%U

×ÇÎ6˜ºÉ«
^z‰i6r.zÓ{

ôru¼

r.¹ºl

r
.¢¹l

˜vï(

„…zÓ{?®R62{
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

|‹¢%UMӎš¸™%U(

K{¢%UóÆs6Ë{

ôÀ#ùÆsjSL
.

ƒzŠb|}žÕÙH)*-Ä
[25-28]。

Ç%Un¹

Æs}žüëšø*Ë*¼¢.Q
{

7|jSø@÷Ç»

*y<36Ë*zN6
Žë©

Iz²BÙR®RJ%
[27]。
ƒ‰½&÷Ç
%U‹uÆs6jSË{

}ž\ÿ.Ձ

áÆ
s

Ձê¡fô}~`6#a¬v.÷Ç%U6
õ¢

}i6-ÄTU
[30-31]。
|‹¢%UóŽë,
6q2G%U

*oAz[–6ñ½O4

2{a
¬GŒH

²ÇÆs

Ձê¡b#-Äø*
[32-33]。
Ïÿӎš¸™%U#<"Æs
g=“Ç=fg-Ä

ƒ~~%|MZ6Š,

È
0Ձ®#QÜ}i-ÄwU
[34]。
Ÿ£[
[35]
uv
6Æs?×ÇÎ6˜ºÉ«­o6S.®Q“
Ç

7•%ÉÆsÚà®

É«­o68?ÿ.
|iQÜ;‰
,1h
®\]櫐­o68?ÿ.
|ië
312×104

466×104;
Úà
2h
®6­
o8?ÿ.|i 
586×104。
xQ5(
[36]
"
SBR
ø*ófȧ–.ÆsñãÚàRސXÉ«

É«6
COD、BOD
FpU<[Ĕ6=aU_QÜ
37 
!

# µ
 
R(

Æs[o*Ç
»fi
。COD
FpUV1
90%

æ«
COD
"
120mg/L
<=
;BOD
FpUV1
95%
ƒ„

æ«Ä
”=a1
50
è<=

åQ—¾ËÌÉ«`

  
Æs"«86*Çp6ÇBÉ«Úà

q#
<ÇB.±Q*
。Chung
(
[37]
"«86ø*ê
=

ÇÆsS.QÓM#oRñAzƒL.“Ç
6QÓ #oOQ



Æsq#<"«8e
qbS.


[38]、
|Ũ©
[39]、
Vël
[40]
2
*8*6®Q{

3.2 
÷¸Ø$”#ldXð
  
Æs6¯½¨|Ë{«³GMH

%|0Èz
Ó³¦kdo2Õ|fgž³

*y"u«8ê
Æs6*Çbïð6!"69H
[41-42]。Tanaka
(
[43]
<ñü
Traetessp.
6Æs“S.¦S.L.u
¼Š7•

"«86eqbê6z®Q{2
*

"«M|¡6PQêH2*F³B
N,N
˜¸š¸¨©M¸W6i8?ÿ.|i®Q{

î|¡6ÿ& 
20% ~30%
Š

B{ñU—‰

îË{ ¸Lšu¼Š

"ø*êÈ0
10% ~
30%

,m
¸Lšu¼6ñUM®QwU_ñ<
}i

|¡6ÿ& 
20%
Š
,p
¸Lšu¼L.
wU—‰
。RodakiewiczNowakd
(
[44]
uv6°«’
³6zÓ³¦»ª

|¡M˜¸š:d?oõw4
ÆszG6I)

uvPQ

Ȼ

|¡M˜¸š
:d„

õ³¦?Æs×zR“Ç

Rʔü
|~óB³¦6ß«G
。RodakiewiczNowakd
(
[45]
quv6º»4Æs
CUL
"
3mol/L
6»W


M˜¸š:d³b6[–G[oS.VëÂé
Ç6H9

O“PQ

°ñü
P.radiata


Æs
CUL
"|¡I¥ò

n"˜¸š:döI z
T

"»W

Æs
CUL
Fôñü
P.tigrinus
6Æs
¥ò
。Shiba
(
[46]
<Æ¢MâKºy4 ñ96Æ
s“ S.¦

"|¡°«6PQ³bfg6•
V.ë¼M^“W6S.ø*

7•w4Æs6S
.L.wUóÆ¢Æs6
3~7
è

O“qPQ

S
.wUóëË{MÆs”å6²Gêñãó–6

Ikeda
(
[47]
<|¡
、¸
W
、1,4
˜Lw® PQ³
¦

Ç
Pycnoporuscoccineous
ÆsL.®Q
2,6
˜¸


‹£h(
[48]
6uvPQ


Æ¢Æs"W³¦6S.H9|æB"˜Lw
®Mp_€D

Wÿ.nšk&?ÆsGHz
Œ‰6I)

cdnš&i6ÄÈ

szQÜ}i

î|ÓW°«6É 
1∶1
Š

sz9—i

ó"ˆ
«6
15
è

"
pH
 
75、
6É 
1∶1
6|Ó
W «PQ³b

Æ¢Æs#S.L.?ë©ø
*

ø*B{% ç%–ü| ?÷ǁëG

Silvia
(
[49]
<
T.Pubescens
Æs“S.¦

"eq³
b°§l»¥6PQê

<[<
Myceliophtora
Æs“S.¦"6É 
1∶3
6˜Lw®°eq³
b{M6¸uPMê

fg
17β‚˜W6S.
L.

O“PQ

êÇ6Æs"¾¿6PQê
_#+
17β‚˜WL. LZmš,in÷Q2*
C—O
k
C—C
6˜®{

4fô}L.* ‘®{
k®Q{
。Ma
(
[50]
uv6•ƒ™

€·™
、¸
u

˜r¸™

r®(zÓ³¦?ñü
Rhusvernificera
6ÆsS.ƒm¼¢{|L.ø*6I)

uv
O“PQ

"€·™

îeq³b^i 
65%
Š

ÆszGV1—‰

ÇB¾¿6zÓ³¦
logP
 
25~45
Š

Æs?
(+)
;#¼M
(-)
P#o
6S.L.H9}i

#¼6sôL.ø*Fã
B"«86ø*

F72®Qø*

n2*Az
Œi6Xš*ÇoÞ6,B{
DOPA
{
。Mus
tafa
(
[51]
Ç
Myceliophthorathermophila
Æs“S.
¦

uv6«8[« »l»¥Ì8êà,l6
L.ø*

O“ܺ

"« »l»¥Ì8ê

#2*M [–6¼·Äo,B{

yB{s·
"BzÓ8

"vs ¡9:=H[–
45d
<
W

"«8ê

„õB{uvŒ°

„óëB
"«8Æs[2*6{¢üëš_zŒi6z
G

,B{®QŒ¸

"« zÓÌ8ê

ë
BÆszG=aX,B{Ív06zÓ8

ö¶
6®Qø*672

*nHGñà–6Ô©B{

  
ʑ

Æs"u«8ê6S.ø*

p6
ø*wU

v.U(°ØC«8Fã‚

~~B
{bzêFã

„õ#H¾•„…²–6.±ø
*

CÉzÓ³¦6mßÆÙFã6B{

4 
„
 
%
  
Æs“ ôõ®R5\6‰ÄS.¦

*oS
.ø*9:sM

7N#B{B2n@°ïð9
H

"Ձÿ.6žž=

Æs6Ë{ýþ‰‰~
`

oS.ø*wUMv.Ubñ<‰t}i

ƒ
Ô`

i|i6Î.Æsñ9M°ç8ÆsoÇ
Éi(*oRTdÆs6BÎ.*Ç

 ÈwÆ
s6Î.*ÇfÊ

*OQš*ʏ

µ2
{Ms

²$ór˜—$ñu«s±MzÓ8
47
2
 
{
 
È
 

 
É
 
Ê
  
!
10
"