木質(zhì)纖維素原料中漆酶天然介體的研究進(jìn)展

邱衛(wèi)華，陳洪章

中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所 生物質(zhì)煉制工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190

木質(zhì)纖維素原料中漆酶天然介體的研究進(jìn)展

邱衛(wèi)華，陳洪章

中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所 生物質(zhì)煉制工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190

漆酶作為一種多功能金屬氧化酶，被認(rèn)為是未來(lái)工業(yè)生物催化中“可持續(xù)環(huán)境友好過(guò)程生物技術(shù)的工具”。但是由于典型漆酶催化體系中合成介體存在價(jià)格昂貴且有毒等問(wèn)題而一直未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。從木質(zhì)素小分子前體物質(zhì)或者中間體及降解產(chǎn)物中尋找穩(wěn)定、高效、低毒和價(jià)廉的天然介體成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。本文從漆酶介體的類型與催化機(jī)理、木質(zhì)纖維素原料煉制中間產(chǎn)物 (如汽爆秸稈水洗液、造紙黑液、木質(zhì)纖維素生物降解產(chǎn)物等) 中天然介體的種類與分離等方面，論述從木質(zhì)纖維素原料降解產(chǎn)物中分離漆酶天然介體并進(jìn)行應(yīng)用的可行性，為挖掘高反應(yīng)活性的漆酶天然催化介體，構(gòu)建漆酶多介體連續(xù)催化體系，實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素原料降解產(chǎn)物的定向高值利用奠定基礎(chǔ)。

漆酶，天然介體，木質(zhì)纖維素原料，漆酶介體催化體系

由于氧化還原酶的催化反應(yīng)復(fù)雜、催化效率高和催化特異性等特點(diǎn)，成為具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的生物催化劑。漆酶是一種多功能金屬氧化酶，由于其寬泛的催化底物譜，被認(rèn)為是未來(lái)工業(yè)生物催化中“可持續(xù)環(huán)境友好過(guò)程生物技術(shù)的工具”[1-2]。漆酶及漆酶介體體系的研究涉及到人類衣、食、住、行的方方面面，包括環(huán)境污染物的生物降解或轉(zhuǎn)化、木質(zhì)纖維原料的降解或改性，食品工業(yè)中酚類物質(zhì)的去除，受殺蟲劑、除草劑、炸藥等污染的土壤的生物修復(fù)，制漿造紙、石化、紡織行業(yè)的廢水處理，抗癌藥物、洗滌劑、化妝品、抗菌材料、生物膠粘劑等的合成，醫(yī)療診斷，生物傳感器，生物燃料電池等等[1,3-6]?？傊?，無(wú)論是作為結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究模型，還是將來(lái)作為綠色環(huán)保工具應(yīng)用于生物技術(shù)工業(yè)，漆酶的研究都具有非常巨大的意義。

然而，目前一直未能實(shí)現(xiàn)漆酶介體催化體系的規(guī)?；I(yè)應(yīng)用，主要原因在于漆酶催化介體多為人工合成介體，存在市場(chǎng)價(jià)格昂貴，難確保其本身或其衍生物不具有毒性等問(wèn)題[1]。尋找穩(wěn)定、高效、低毒和價(jià)廉的天然介體成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。由于汽爆水洗液、制漿造紙黑液等中所含木質(zhì)素降解產(chǎn)物中富含可以作為漆酶催化反應(yīng)的天然介體，它們具有環(huán)境和生態(tài)的優(yōu)勢(shì)而引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者濃厚的研究興趣。文中將介紹國(guó)內(nèi)外學(xué)者從木質(zhì)纖維素原料降解產(chǎn)物中分離得到綠色、高效的漆酶天然介體的研究進(jìn)展，并就漆酶-天然介體體系構(gòu)建及應(yīng)用研究中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行展望。以期為拓寬木質(zhì)纖維素原料產(chǎn)品煉制范圍、降低漆酶-介體體系催化成本提供參考。

1 漆酶天然介體的研究進(jìn)展

漆酶作為木質(zhì)素降解酶系的一種，其氧化還原電勢(shì)是比較低的，大約是在300?800 mV之間 (相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極來(lái)說(shuō))，因此僅僅能夠氧化降解酚型的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元，而不能夠氧化降解木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的非酚型的結(jié)構(gòu)單元。1990年，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在小分子物質(zhì) (即介體) 以及氧氣存在的情況下，來(lái)源于云芝菌Coriolus versicolor的漆酶可以氧化降解非酚型的木素結(jié)構(gòu)模型物。Li等[7]從一種僅分泌漆酶且具有強(qiáng)木質(zhì)素降解能力的朱紅栓菌Pycnoporus cinnabarinus的培養(yǎng)液中發(fā)現(xiàn)了一種生物體系自身的介體3-HAA (3-hydroxyanthranilic acid)，這種化合物同其他已發(fā)現(xiàn)的介體一樣具有協(xié)同漆酶降解木質(zhì)素的能力。此發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)漆酶降解木質(zhì)素是通過(guò)漆酶和小分子介體的共同作用。由于介體能夠催化占木質(zhì)素80%以上非酚結(jié)構(gòu)發(fā)生芳環(huán)斷裂、β-醚鍵斷裂、Cα-Cβ斷裂和Cα氧化等反應(yīng)[8]，而引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。人們發(fā)現(xiàn)一些含有N=O或N-OH的化合物也具有傳遞電子的作用。然而到目前為止，有效的介體僅有少數(shù)幾種。已報(bào)道的漆酶合成介體主要有紫脲酸 (VIO)[9]、1-羥基苯丙三唑(HBT)、N-羥基-N-乙?；桨?(NHA)[10]、2,2’-聯(lián)氮-二 (3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸) (ABTS)等[11]。但是這些化合物的價(jià)格仍然偏高。目前也有一些實(shí)驗(yàn)室自行合成的化合物，如N-羥基-N-乙?；桨?(NHA)，該化合物的氧化還原電勢(shì)為1.325 V。這些介體的電極反應(yīng)具有部分可逆性，在漆酶/介體體系催化反應(yīng)時(shí)，它們被漆酶作用產(chǎn)生N-O·自由基，后者經(jīng)傳遞電子作用后能返回原始狀態(tài)[12]。

但是目前合成介體最大的問(wèn)題是其價(jià)格高，且影響漆酶的活性和穩(wěn)定性，所以許多學(xué)者開(kāi)始尋找高效、廉價(jià)的天然介體。Camarero等[1,13]首次用木質(zhì)素小分子酚類衍生物作為漆酶的天然介體，發(fā)現(xiàn)乙酰丁香酮、乙酰香草酮、對(duì)香豆酸、二甲基苯酚、乙基香草醛、甲基香草酸酯、丁香醛、三甲氧基苯酚、香草醛和香草醇等一些可衍生自木質(zhì)素的酚醛類小分子都能促進(jìn)漆酶對(duì)染料的脫色。Camarero等[14]和Fillat等[15]均研究了以乙酰丁香酮、對(duì)香豆酸、丁香醛等植物多酚為漆酶天然介體催化紙漿脫木素，結(jié)果表明與合成介體ABTS或HBT相比，天然介體同樣可以提高紙漿中木質(zhì)素的脫除率、增加紙漿白度，并降低紙漿的Kappa值。對(duì)于

P. cinnabarinus ss3漆酶，單獨(dú)漆酶催化不能使活性黑5和天青B脫色，但是以對(duì)香豆酸 (PCA)，阿魏酸 (FA) 和芥子酸 (SA) 為漆酶天然介體進(jìn)行漆酶催化染料脫色時(shí)，漆酶/SA催化體系對(duì)染料都具有很高的脫色率。P. cinnabarinus ss3漆酶對(duì)SA的特異性常數(shù)是ABTS的16倍，二甲氧基苯酚 (DMP) 的2倍和PCA的400倍。漆酶/PCA催化天青B脫色率 (2 h) 可以達(dá)到57.6%，而漆酶/SA催化活性黑5脫色率 (2 h) 達(dá)到94.1%。而對(duì)于染料酸性藍(lán)74，加入介體可以使漆酶催化脫色速率顯著提高，單獨(dú)漆酶催化、漆酶/PCA和漆酶/SA催化體系經(jīng)5 min的脫色率分別為4.1%、52.0%和85.5%[16]。

雖然漆酶天然介體催化體系的催化性能相對(duì)于合成介體還有差距，但是天然介體對(duì)于保持漆酶活性具有優(yōu)勢(shì)。長(zhǎng)絨毛栓菌Trametes v illosa漆酶/丁香醛催化體系使桉樹 (Eucalyptus) Kraft漿其脫木素率達(dá)到28%，且白度達(dá)到63.5%；而對(duì)于漆酶活性而言，雖然漆酶/紫脲酸 (VA) 體系使?jié){脫木質(zhì)素率達(dá)到42%，且白度達(dá)到73.5%，但卻是以漆酶失活為代價(jià)的，經(jīng)過(guò)同樣時(shí)間的處理，在漆酶/丁香醛體系中漆酶活性保持31.0% (無(wú)介體體系漆酶活性保持率為38.5%)，而漆酶/HBT體系和漆酶/VA體系中漆酶活性保持率分別只有0.5%和2.7%[17]。因此，天然介體在漆酶催化體系的應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用前景。

2 漆酶-介體催化機(jī)理的研究

在漆酶介體催化體系中，介體先于底物迅速與漆酶反應(yīng)，產(chǎn)生自由基后再與底物發(fā)生氧化作用，同時(shí)自身被還原。小分子合成介體克服了漆酶的低氧化還原電勢(shì)和蛋白質(zhì)大分子進(jìn)攻木素所形成較大空間位阻的障礙，提高了漆酶的氧化還原能力。這些介體以不同的催化機(jī)制實(shí)現(xiàn)漆酶與非酚類及大分子木質(zhì)素類等底物間的電子傳遞。其最本質(zhì)的催化機(jī)理是漆酶催化底物產(chǎn)生苯氧自由基 (PhO·) 或者氮氧自由基 (NN-O·)，自由基之間通過(guò)電子傳遞實(shí)現(xiàn)漆酶對(duì)底物的最終氧化[18]。目前對(duì)ABTS、HBT、NHA等合成介體的催化機(jī)理已有較為清晰的認(rèn)知。ABTS作為介質(zhì)時(shí)，氧化劑是ABTS的二價(jià)陽(yáng)離子 (ABTS dication) 而不是酶，而氧化態(tài)的ABTS在氧化底物時(shí)反過(guò)來(lái)又被還原成為ABTS[19]；漆酶/HBT介質(zhì)系統(tǒng)催化氧化底物過(guò)程中，HBT被氧化成為氧化態(tài)HBT，后者作為氧化劑氧化底物。氧化態(tài)HBT的形成是反應(yīng)速率的決定步驟，但是HBT/底物比值高時(shí)，氧化態(tài)HBT是作為三電子氧化劑，而且最后不可逆地還原為苯并三唑 (BT)；NHA也是一種常用的介質(zhì)，漆酶與NHA協(xié)同作用時(shí)，漆酶氧化NHA產(chǎn)生N-O自由基，自由基進(jìn)攻底物后可返回到NHA，但其中部分NHA的自由基會(huì)衰退變成其他物質(zhì)而不完全可逆[12]。

從現(xiàn)有的研究來(lái)看，許多天然介體的催化降解效果與人工合成介體相當(dāng)，甚至優(yōu)于合成介體[1,20-21]。Jeon等[21]發(fā)現(xiàn)不同介體組成的“雞尾酒”混合物比單個(gè)介體更能提高漆酶氧化的能力，在多種介體同時(shí)存在時(shí)，可以顯著地加快底物的氧化。通過(guò)對(duì)ABTS+·自由基的觀察發(fā)現(xiàn)，藍(lán)綠色的ABTS+·脫色過(guò)程中存在從乙酰香草酮或者香草醛到ABTS+·的電子傳遞，而ABTS+·的脫色與PCP的脫除率呈正相關(guān)，說(shuō)明在催化過(guò)程中存在從乙酰香蘭酮(Acetovanillone, AV) 或者香蘭素 (Vanillin, VA)到ABTS+·的電子傳遞。且在只有ABTS+·時(shí)，五氯苯酚 (Pentachlorophenol, PCP) 的脫除率非常低，說(shuō)明在漆酶/ABTS/AV或者漆酶/ABTS/VA體系中AV或者VA參與了PCP脫除的反應(yīng)。Qiu等[22]以汽爆預(yù)處理原料為基質(zhì)固態(tài)發(fā)酵的漆酶所得到的粗酶液，在無(wú)介體的條件下催化木質(zhì)素改性，發(fā)現(xiàn)在無(wú)介體體系下漆酶可以催化木質(zhì)素苯環(huán)上的酚羥基、取代基及羰基發(fā)生開(kāi)裂，分析認(rèn)為可能是發(fā)酵基質(zhì)汽爆秸稈中含有降解產(chǎn)生的木質(zhì)素小分子降解物進(jìn)入到酶液中，而微生物產(chǎn)漆酶過(guò)程中催化底物發(fā)生進(jìn)一步降解產(chǎn)生的小分子木質(zhì)素降解物也進(jìn)入到漆酶酶液中，這些物質(zhì)和漆酶構(gòu)成了漆酶/天然介體催化體系，因此可以催化木質(zhì)素的羰基等的降解。

3 汽爆水解液中漆酶天然介體的研究

預(yù)處理是木質(zhì)纖維素原料相對(duì)于淀粉及糖質(zhì)原料獲得較高生物轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵過(guò)程中最大的區(qū)別技術(shù)之一。木質(zhì)纖維素原料在預(yù)處理過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生多種化合物，其種類及含量隨纖維素原料性質(zhì)及預(yù)處理?xiàng)l件的不同而不同[23]。在各種預(yù)處理手段中，蒸汽爆破預(yù)處理被認(rèn)為是構(gòu)建木質(zhì)纖維素原料煉制體系的核心技術(shù)[24]。在汽爆的汽相蒸煮作用下，木質(zhì)素則發(fā)生β-O-4酯鍵和愈創(chuàng)木基斷裂等反應(yīng)而降解[25-26]。朱均均等[27]采用高效液相色譜和氣質(zhì)聯(lián)用色譜技術(shù)對(duì)溶劑分級(jí)分離得到的水解液不同分離級(jí)分進(jìn)行了鑒定，共得到了14種芳香類化合物、22種脂肪酸化合物和5種呋喃化合物，其中一些小分子芳香類化合物，如紫丁香醛、香草醛等已經(jīng)被證實(shí)是漆酶催化的天然介體[12,28]。

但是，目前木質(zhì)纖維素原料的汽爆水解液中小分子酚類物質(zhì)仍然是被視為影響后續(xù)生物轉(zhuǎn)化的因素之一，而著重關(guān)注其脫除和降解，尚未見(jiàn)到關(guān)于水解液中漆酶天然介體的分離和利用的報(bào)道。Qiu等[29]采用納濾和有機(jī)溶劑連續(xù)萃取將汽爆玉米秸稈水洗液進(jìn)行了分級(jí)分離，發(fā)現(xiàn)分級(jí)得到的乙醚萃取物 (EE) 和乙酸乙酯萃取物 (EAE) 中存在漆酶的天然介體，以其為介體漆酶對(duì)三苯甲烷類染料孔雀綠和結(jié)晶紫的脫色效果和以ABTS為介體相當(dāng)。以漆酶/EE和漆酶/ABTS催化結(jié)晶紫8 h脫色率分別為66.95%和61.9%，而漆酶/EE、漆酶/EAE和漆酶/ABTS催化孔雀綠1 h脫色率均高于80%。這展示了從木質(zhì)纖維素原料的汽爆水解液中獲得高性能漆酶天然介體的可行性。實(shí)際上木質(zhì)纖維素原料汽爆水洗液可以看作是一個(gè)包含多種小分子木質(zhì)素降解產(chǎn)物的混合介體體系。而已有研究表明，在不同介體組成的混合體系中，介體之間存在著漆酶催化底物反應(yīng)的連續(xù)電子傳遞[16]。

4 造紙黑液中漆酶天然介體的研究

造紙黑液中本身存在的和大分子木質(zhì)素降解后生成的小分子酚類化合物也是漆酶天然介體的資源庫(kù)。羅小林等[30]從尾葉桉KP法制漿黑液中分離得到包括愈創(chuàng)木酚 (Guaiacol)、兒茶酚(Catechol)、紫丁香酚 (Syringol)、3-甲氧基兒茶酚 (3-methoxycatechol)、香草醛 (Vanillin)、乙酰香草酮 (Acetovan illone)、紫丁香醛(Syringaldehyde)、香草酸 (Van illic acid)、乙酰丁香酮 (Acetosyringone)、紫丁香酸 (Syringic acid) 等18種小分子酚類化合物。這些酚類物質(zhì)中大部分都可以作為漆酶的天然介體。GC-MS分析從桉木硫酸鹽漿黑液中分離的小分子酚類物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，其中丁香醇含量占21.74%，其次是乙酰丁香酮占15.23%，還有丁香醛(4.91%)、丁香樹脂 (2.12%) 等[31]。Camarero等[14]發(fā)現(xiàn)，桉木硫酸鹽黑液中含有的部分小分子酚類化合物具有與HBT (1-羥基苯并三唑) 相當(dāng)?shù)拇呋崦傅幕钚?。利用丁香醛、乙酰丁香酮等和HBT作為漆酶的介體對(duì)紙漿進(jìn)行漂白，證明丁香醛、乙酰丁香酮/漆酶體系的酶催化性能雖然梢低于HBT/漆酶催化體系，但是它們的用量?jī)H為HBT的50%。

另外一種從黑液中制備漆酶天然介體的方法是先從黑液中得到木質(zhì)素，再通過(guò)氧化降解得到木質(zhì)素降解產(chǎn)物，從其降解產(chǎn)物中尋找漆酶天然介體。周生飛等[32-33]從竹子硫酸鹽法蒸煮液中制備堿木質(zhì)素，再以濕空氣氧化法降解木質(zhì)素，可產(chǎn)生對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、對(duì)羥基苯甲醛、丁香酸、香草醛、丁香醛和乙酰丁香酮等多種小分子酚醛化合物。這些小分子酚醛化合物及萃取自木素降解液的小分子酚醛混合物，都可作為漆酶/介體體系的天然介體用于硫酸鹽法竹漿的全無(wú)氯漂白，都能不同程度地促進(jìn)竹漿最終白度的提高和木素的脫除。

5 白腐菌代謝產(chǎn)物或木質(zhì)素降解產(chǎn)物中漆酶天然介體的研究

3-羥基鄰氨基苯甲酸 (3-Hydroxyanthranilic acid, 3-HAA) 是在朱紅栓菌Phanerochaete cinnabarinus發(fā)酵培養(yǎng)液中發(fā)現(xiàn)的一種代謝產(chǎn)物，也是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的可作為漆酶介體的天然產(chǎn)物。1996年Eggert等[34]發(fā)現(xiàn)加入3-HAA后漆酶可以催化非酚型木質(zhì)素二聚物模型化合物 (1-(3,4-二甲氧基苯基)-2-(2-甲氧基苯基)-丙烷-1,3-二醇 (Veratrylglycerol-β-guaiacyl ether, VG) 的氧化。而3-HAA和ABTS作為漆酶介體，在催化效率和底物特異性等方面均具有顯著的差別。3-HAA和ABTS為介體，云芝菌Trametes versicolor漆酶催化VG轉(zhuǎn)化率分別為60%和10%。但是對(duì)于P. cinnabarinus漆酶，以ABTS為介體時(shí)藜蘆醇在24 h內(nèi)被全部氧化，而3-HAA只能氧化15%的藜蘆醇。但是，至今尚未見(jiàn)到其他白腐菌代謝產(chǎn)物作為漆酶天然介體的報(bào)道。

另外一類漆酶天然介體的來(lái)源是在木質(zhì)纖維素原料的白腐菌降解過(guò)程中木質(zhì)素降解產(chǎn)生的降解物。木質(zhì)素在白腐菌分泌的木質(zhì)素過(guò)氧化物酶、錳過(guò)氧化物酶和漆酶中兩種或者以上酶的共同作用下，降解成小分子芳香族化合物，這些化合物很多可以作為漆酶的天然介體。Ahmad等[35]研究了不同木質(zhì)纖維素原料磨木木質(zhì)素的微生物降解，發(fā)現(xiàn)經(jīng)微生物降解后的主要所含的降解產(chǎn)物為3-甲氧基-4-羥基-苯丙酮結(jié)構(gòu)和1-羥基-2,4-二羧基苯甲酸結(jié)構(gòu)。Bugg等[36]對(duì)木質(zhì)纖維素原料白腐菌或者細(xì)菌降解產(chǎn)物進(jìn)行了詳細(xì)的分析，發(fā)現(xiàn)來(lái)源于木質(zhì)素的降解產(chǎn)物有苯甲酸及其衍生物 (Benzoic acid)、二苯醚 (Diphenyl ether)、5,5′-雙羧酸聯(lián)苯 (Biphenyl-5,5′-dicarboxylic acid)、2,2′-雙羥基聯(lián)苯 (2,2′-dihydroxy)、3′-羥基苯丙酮(3'-Hydroxypropiophenone)、苯乙酮 (Acetophenone)、肉桂酸 (Cinnamic acid)、苯甲醛 (Benzaldehyde)。Singh等[37]從麥草Phanerochaete chrysosporium降解產(chǎn)物中檢測(cè)到苯 (基) 吡喃酮(Benzopyrone)、苯基香豆?jié)M (Phenylcoumaran)、肉桂醇 (Cinnamyl alcohol) 等結(jié)構(gòu)的化合物，它們均來(lái)自木質(zhì)素降解。這些降解產(chǎn)物也是漆酶潛在的天然介體的來(lái)源。但是，由于來(lái)源于木質(zhì)纖維素原料木質(zhì)素降解產(chǎn)物物質(zhì)組成的復(fù)雜性和多樣性，目前尚未見(jiàn)到采用上述物質(zhì)作為漆酶天然介體的研究，今后仍需要對(duì)這些物質(zhì)在漆酶-介體催化體系中的作用及其對(duì)酶活性的潛在影響進(jìn)行深入研究和驗(yàn)證。

6 結(jié)論與展望

由于催化體系中合成介體存在價(jià)格昂貴且有毒等問(wèn)題，漆酶一直難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的應(yīng)用。尋找穩(wěn)定、高效、低毒和價(jià)廉的天然介體成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。而木質(zhì)纖維素原料中木質(zhì)素降解產(chǎn)生的小分子物質(zhì)已經(jīng)證明是良好的漆酶天然介體 (如木質(zhì)素汽爆預(yù)處理降解產(chǎn)物、造紙廢液中小分子木質(zhì)素降解產(chǎn)物等)。但是，目前這類物質(zhì)的濃度通常較低，且組成復(fù)雜，分離純化成本高，因此漆酶天然介體的經(jīng)濟(jì)性也是制約漆酶/天然介體體系工業(yè)化應(yīng)用的瓶頸之一。另一方面，天然介體不是無(wú)毒，其毒性也仍然需要深入研究。因此，木質(zhì)纖維素原料中天然漆酶介體的研究重點(diǎn)仍然在如何高效-低成本-低毒地構(gòu)建漆酶/天然介體催化體系是未來(lái)漆酶/介體工業(yè)化應(yīng)用的研究重點(diǎn)。

由于漆酶介體之間存在連續(xù)電子傳遞現(xiàn)象，而木質(zhì)纖維素原料汽爆水解液等混合體系中存在多種木質(zhì)素小分子化合物，其中同時(shí)并存著多種漆酶催化天然介體 (如香草醛、丁香醛等)，因此，在類似木質(zhì)纖維素汽爆水解液此類多介體混合體系中，闡明漆酶與多種天然介體之間的協(xié)同自催化機(jī)制，構(gòu)建漆酶/多介體連續(xù)催化體系將為木質(zhì)纖維素原料降解產(chǎn)物的合理開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，為其高值化利用開(kāi)辟新的途徑。

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(本文責(zé)編 陳宏宇)

Progress in natural laccase mediators from lignocelluloses

Weihua Qiu, and Hongzhang Chen
Beijing Key Laboratory of Biomass Refining Engineering, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

Laccase is one of the most important oxidoreductase with industrialization potential. However, due to the high cost and catalytic toxicity of laccase synthetic mediator, the laccase-mediator-system still cannot achieve industrialization. Therefore, searching for high efficient, environment-friendly, and cheap natural mediator from small molecule precursorsor intermediates and degradation products of lignin has been considered as a hot research topic. Therefore, we introduce the type and catalytic mechanism of laccase mediator, the composition and separation of natural laccase mediator from water washed solution of steam exploded straw, black liquor and lignocelluloses degradation products during the fermentation of white-rot fungi. We also provide the theoretical and technical direction for exploring of high reactive of laccase natural mediators and achieving the oriented high-value utilization of lignocellulose degradation products.

laccase, natural mediator, lignocellulose degradation products, laccase-mediator system

January 24, 2014; Accepted: March 10, 2014

Hongzhang Chen. Tel: 86-10-82544982; Fax: +86-10-82627071; E-mail: hzchen@home.ipe.ac.cn

邱衛(wèi)華, 陳洪章. 木質(zhì)纖維素原料中漆酶天然介體的研究進(jìn)展. 生物工程學(xué)報(bào), 2014, 30(5): 726?733.

Qiu WH, Chen HZ. Progress in natural laccase mediators from lignocelluloses. Chin J Biotech, 2014, 30(5): 726?733.

Supported by: National Natural Science Foundation of China (No. 21206176), Special Funds of the Science and Technology Innovation Base for Beijing Key Laboratory of Biomass Refining Engineering (No. Z13111000280000), National Basic Research Program of China (973 Program) (No. 2011CB707401).

國(guó)家自然科學(xué)基金 (No. 21206176), 生物質(zhì)煉制工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2013年度科技創(chuàng)新基地培育與發(fā)展工程專項(xiàng)項(xiàng)目 (No. Z13111000280000), 國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃 (973計(jì)劃) (No. 2011CB707401) 資助。

時(shí)間：2014-04-02 網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/doi/10.13345/j.cjb.140053.html