目前漆酶的應(yīng)用大致分為2個(gè)方面:工業(yè)和化學(xué)反應(yīng)。
2.1.漆酶的工業(yè)應(yīng)用
根據(jù)漆酶的作用模式,漆酶的應(yīng)用也可相應(yīng)地分為幾種不同的類型。
漆酶的工業(yè)應(yīng)用中的一個(gè)重要方面是酚類的除去。這是圖2中的直接作用模式。例如污水處理中,漆酶可以是酚類氧化成為多聚的多酚衍生物,因?yàn)楹笳呤浅恋?,因此,很容易去除。在飲料業(yè)中,為了使果汁、紅酒和啤酒能穩(wěn)定地存放,也需要去除酚類,因?yàn)槠崦覆豢赡茏鳛槭称诽砑觿?,因此,只能使用固定化的漆酶。甚至為了使紅酒能長期保存,酒瓶的軟木塞也經(jīng)漆酶處理。 更多地是使用中介分子的第二種模式。在紙漿和造紙工業(yè)中,木質(zhì)纖維中的木質(zhì)素需要除去。在木質(zhì)纖維中,木質(zhì)素是纖維素和半纖維素之間的連接者,它們之間存在著牢固的共價(jià)鍵。因此,傳統(tǒng)的去木質(zhì)素方法是用氯和氧化氯(Cl2O)?,F(xiàn)今氯是禁止使用的,氧化氯的使用也受到限制。為此,在新的探索中使用漆酶,由于木質(zhì)素是復(fù)雜的體系,是水不溶的,不能為漆酶接近,必需只用中介分子。在去木質(zhì)素中,最早使用的中介分子是圖3中的b分子。圖3中所列的其他分子也得到使用,其中帶有N-OH的氮雜環(huán)是較有效的。在紡織工業(yè)中,也引進(jìn)了漆酶處理,將靛藍(lán)氧化為靛紅(見圖4a)。 2.2.漆酶在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用
除了漆酶在工業(yè)中巨大的應(yīng)用前景外,目前也被用有機(jī)合成中。其中一個(gè)很重要的方面是闡明漆酶的作用機(jī)制和開發(fā)新的中介分子。
因?yàn)槠崦敢殉^地應(yīng)用木質(zhì)素的去除,漆酶的應(yīng)用從原先是針對酚類拓展到其它的非酚類的取代基,例如圖4b中羥基變?yōu)?/span>酮基。漆酶和可以將寡糖中的糖基C6的羥基氧化為羧基,如圖4d。在這些有機(jī)合成中,漆酶的催化機(jī)制可分為3種類型:一是由圖3b化合物催化的電子轉(zhuǎn)移;二是由圖3d類化合物催化的自由基轉(zhuǎn)移反應(yīng);三是圖3h化合物催化的離子氧化反應(yīng)。一般在水中的Cu+2/Cu+的離子氧化還原電位僅0.15 V,而漆酶催化的離子氧化反應(yīng),相應(yīng)的電位增大為0.6~0.8 V。 圖5中例舉了另一些漆酶催化的聚合和交聯(lián)反應(yīng)。圖5a是一個(gè)底物(雌二醇)氧化后可得到不同的二聚體產(chǎn)物,但是這些產(chǎn)物可以彼此分離。而圖5c則是兩個(gè)不同的分子可以被氧化交聯(lián)。其中一些反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到30%~40%。 2.3.漆酶催化的最佳反應(yīng)條件
漆酶的底物多數(shù)是溶解度很差的分子,因此,在選擇反應(yīng)條件時(shí),經(jīng)常需要使用有機(jī)溶劑或?qū)⑵崦腹潭ɑ?/span> 在催化雌二醇氧化反應(yīng)中,選用的兩相的體系,水-乙酸乙酯。就這樣的體系而言,優(yōu)點(diǎn)是酶在水中比較穩(wěn)定不易失活,缺點(diǎn)是兩相反應(yīng),需經(jīng)過底物的分配,速度慢。如果選用和水能混合的有機(jī)溶劑,成為均相反應(yīng),最大的問題是酶的穩(wěn)定性差,酶活性降低。利用去垢劑構(gòu)出的反相微團(tuán),可能維持酶的活性。 將酶固定化是目前常用的穩(wěn)定酶的一種方法,可以在有機(jī)溶劑中仍不使酶失活。有趣的是,在使用固定化酶時(shí)曾發(fā)現(xiàn),有機(jī)溶劑四氫-2-萘醇可影響圖5d中2種產(chǎn)物的比例,這似乎提示了有機(jī)溶劑影響了酶的特異性。 總之,為了在化學(xué)工業(yè)和相關(guān)研究中能達(dá)到保護(hù)環(huán)境的綠色化目的時(shí),可以使用藍(lán)色的漆酶。