任紅艷,張瑞琴,張婷婷,張飛龍*,方炎明
(1.西安生漆涂料研究所,陜西 西安 710077;2.南京林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210037)
食用菌是可食用的大型真菌,具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值,在分類上屬于菌物界(Fungi)真菌門(Eumycota;Mycobionta),絕大多數(shù)屬于擔(dān)子菌亞門(Basidiomycotina),如平菇、香菇;少數(shù)屬于子囊菌亞門(Ascomycotina),如羊肚菌。目前可人工栽培的食用菌種類有數(shù)十種[1]。食用菌在生長(zhǎng)發(fā)育過程中分泌大量漆酶,對(duì)其本身的細(xì)胞分化、生長(zhǎng)發(fā)育、子實(shí)體防御有重要意義,漆酶的存在能夠縮短食用菌成長(zhǎng)周期,降低生產(chǎn)成本,提高食用菌抗雜菌能力。
漆酶(EC 1.10.3.2) 是以銅離子為活性中心的含糖多酚氧化酶,歸類于藍(lán)色多銅氧化酶家族,能夠催化酚類物質(zhì)或者多酚類物質(zhì)[2-5]形成對(duì)應(yīng)的醌。1883年,日本科學(xué)家Yoshida[6]從漆樹汁液中分離得到可以催化酚類反應(yīng)的物質(zhì),1894年Bertrand G[7]成功將這種能夠催干漆酚成膜的金屬蛋白提取出來并命名為漆酶(laccase)。
漆酶作為生物蛋白酶,具有參與生物體應(yīng)激防御反應(yīng)、細(xì)胞壁重建以及腐殖質(zhì)代謝等功能。食用菌漆酶是1種胞外酶,大量存在于食用菌培養(yǎng)基殘?jiān)?,因其?yōu)良的特性受到眾多研究者的青睞。國(guó)內(nèi)食用菌研究主要側(cè)重于食用菌的栽培技術(shù)和菌種選育等方面,而對(duì)于生產(chǎn)后菌渣的開發(fā)和利用報(bào)道極少。食用菌栽培菌渣中含有大量的漆酶,充分利用漆酶可以提高食用菌利用率,降低生產(chǎn)成本,延長(zhǎng)食用菌產(chǎn)業(yè)鏈,對(duì)食用菌產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展、提質(zhì)增效具有進(jìn)步意義。
漆酶普遍存在于植物、微生物、動(dòng)物等的器官或組織中,根據(jù)漆酶來源可以分為植物漆酶、微生物漆酶、動(dòng)物漆酶等。植物漆酶主要來源于雙子葉植物綱 (Dicotyledoneae) 無患子目 (Sapindales) 漆樹科(Anacardiaceae) 的樹種,如漆樹、芒果樹等,在植物愈傷組織形成和木質(zhì)素合成過程起到重要作用[8]。微生物漆酶可細(xì)分為真菌漆酶和細(xì)菌漆酶,真菌漆酶主要來源于子囊菌綱(Ascomycetes)、擔(dān)子菌綱 (Basidiomycetes) 和半知菌綱 (Deuteromycetes)等的真菌微生物,主要起降解木質(zhì)素的作用[9];細(xì)菌漆酶主要來源于球形芽孢桿菌(Bacillus sphaericus)、固氮螺菌屬(Azospirillum)、地中海海洋性單胞菌屬[10-12],細(xì)菌漆酶主要參與孢子色素合成與維持銅離子平衡過程[13]。
目前,實(shí)際應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的主要是真菌漆酶,食用菌是真菌漆酶的主要來源之一。研究表明,漆酶與食用菌生長(zhǎng)呈正相關(guān)[14],通過篩選食用菌漆酶高產(chǎn)菌株、基因工程技術(shù)構(gòu)建等,為漆酶應(yīng)用于食品加工方面提供理論基礎(chǔ)。1953年Freudenberg[15]對(duì)蘑菇擠出液展開研究,研究表明蘑菇中多酚氧化酶可能參與了蘑菇菌株的木質(zhì)化過程。Marques de Souza[16]研究表明秀珍菇在菌絲生長(zhǎng)時(shí)會(huì)向胞外分泌漆酶,漆酶參與菌絲體的發(fā)育過程。食用菌栽培時(shí)添加漆酶制劑,能有效抑制雜菌污染,漆酶還與真菌的色素形成有關(guān),通過催化反應(yīng)參與分生孢子色素合成。
漆酶提取是指將漆酶從生物體中分離純化的過程,一般會(huì)涉及到過濾、層析、電泳、等點(diǎn)聚焦等技術(shù)手段。漆樹漆酶的提取主要通過以下途徑:收集生漆→有機(jī)溶劑沉淀→收集不溶物→去雜質(zhì)(溶解于磷酸鹽緩沖液)→粗品漆酶提?。ǔ瑸V)→漆酶純化(鹽析、透析、層析)→再純化(等電聚焦、電泳等)→漆酶活性成分收集。
真菌漆酶多為糖蛋白,其分子量差異很大。部分菌株產(chǎn)生的漆酶由數(shù)種同工酶組成,但皆為糖蛋白與單體酶。多數(shù)真菌漆酶存在于真菌發(fā)酵液與食用菌培養(yǎng)基殘?jiān)校^濾掉菌體即可提取,部分真菌漆酶是胞內(nèi)酶,需先進(jìn)行細(xì)胞破碎后再提取。真菌漆酶的獲得主要通過以下途徑:選取菌種→培養(yǎng)菌種→優(yōu)化條件→菌種發(fā)酵→發(fā)酵液過濾 (棄菌體)→粗漆酶提取(鹽析、等電點(diǎn)沉淀、有機(jī)溶劑分級(jí)分離等手段)→純化漆酶(凝膠過濾、離子交換層析、吸附層析、親和層析)→漆酶再純化(電泳、等電聚焦)→漆酶活性成分收集。
食用菌漆酶的提取方法與以上方法類似,通過以下途徑獲得:食用菌菌渣收集→過濾分離(棄菌體)→粗漆酶提取(鹽析、等電點(diǎn)沉淀、有機(jī)溶劑分級(jí)分離等手段)→純化漆酶(凝膠過濾、離子交換層析、吸附層析、親和層析)→漆酶再純化(電泳、等電聚焦等方式)→漆酶活性成分收集。
食用菌漆酶與漆樹漆酶的獲得方式只在前期獲得粗品的步驟存在區(qū)別,后期的精細(xì)純化提取基本相同。試驗(yàn)表明,食用菌漆酶的提取與培養(yǎng)碳源、pH、表面活性劑和溫度密切相關(guān)[17]。漆酶催化反應(yīng)的適宜反應(yīng)溫度較低,T Saito[18]等從土壤中分離純化得到真菌(毛殼菌科)胞外漆酶,經(jīng)測(cè)試其氧化丁香醛嗪的最適pH為7.0,最適溫度為42℃,漆酶在4℃下穩(wěn)定288 h,25℃和40℃下半衰期分別為150 h和20 h。
典型的漆酶大多由單一多肽組成,一般含有約500個(gè)~550個(gè)氨基酸,分子量約 60 kDa~70 kDa,并伴有不同程度的糖基化,其含糖量和種類因漆酶來源不同而存在差異。晶體研究表明,目前得到的所有真菌漆酶結(jié)構(gòu)都呈杯蛋白構(gòu)型,相對(duì)的分成三區(qū),每區(qū)均具有β-圓桶狀、螺旋、loop拓?fù)錁?gòu)型[19]。大多數(shù)漆酶有3個(gè)銅離子結(jié)合位點(diǎn),結(jié)合有4個(gè)銅離子,分別是1個(gè)Ⅰ型或藍(lán)型銅,順磁性,氧化狀態(tài)在614 nm左右有強(qiáng)吸收,1個(gè)Ⅱ型或通常型銅,順磁性,無特征吸收,2個(gè)Ⅲ型或偶聯(lián)的雙核型銅,反磁性,氧化狀態(tài)在330 nm左右有強(qiáng)吸收。Hukulinen等[20-21]對(duì)漆酶蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)4個(gè)銅離子位于漆酶蛋白的中央空穴,組成了具有特定三維構(gòu)型的三核銅簇活性中心。
漆酶的活性通常指漆酶的催化氧化作用,漆酶的催化氧化機(jī)理非常復(fù)雜,漆酶的氧化還原電勢(shì)大都在0.5 v~0.8 v,能夠直接氧化酚型芳香族化合物和其他負(fù)電子化合物,將氧分子直接還原為水。反應(yīng)機(jī)理如圖1。首先Ⅰ型Cu2+和Ⅱ型Cu2+分別從底物處接受1個(gè)電子變?yōu)橐粌r(jià)銅離子Cu+,然后發(fā)生分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移,將電子傳遞給Ⅲ型銅偶合離子對(duì)使它們從二價(jià)變?yōu)橐粌r(jià),而Ⅰ型和Ⅱ型銅離子又重新變?yōu)槎r(jià)型銅離子,二價(jià)型銅離子可以再?gòu)牡孜锓肿咏邮茈娮佣兂梢粌r(jià)銅離子。當(dāng)四個(gè)銅離子都為一價(jià)時(shí)漆酶處于還原態(tài)。在存在氧氣條件下,還原態(tài)漆酶可被氧化然后脫水恢復(fù)到氧化態(tài)。這樣漆酶通過四個(gè)銅離子的相互協(xié)同作用傳遞電子同時(shí)發(fā)生價(jià)態(tài)變化,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)底物的催化氧化作用。
圖1 漆酶對(duì)漆酚的催化氧化機(jī)理Fig.1 Mechanism of catalyzed oxidation of urushiol by laccase
漆酶是1種糖蛋白,極易因受到溫度、pH、介質(zhì)、電磁場(chǎng)和糖鏈等的影響而改變其空間結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致漆酶活性發(fā)生改變,漆酶活性受外界因素影響的原因還在探索中。大量研究者試圖通過改變外界條件而提高漆酶的反應(yīng)活性,比如改變反應(yīng)介質(zhì)、將漆酶固定化、增加反應(yīng)底物官能團(tuán)等方式。Hao Li等[22]研究了磷酸鹽官能化碳點(diǎn)(PCD) 對(duì)漆酶催化活性的影響,表明漆酶/PCDS雜化材料能夠有效提高漆酶的催化活性。Sijie Guo[23]研究了金納米顆粒對(duì)漆酶可見光誘導(dǎo)催化反應(yīng)活性的影響,表明納米顆粒與酶之間的相互作用對(duì)于漆酶催化劑的分子設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。
漆酶與多數(shù)酶一樣能夠與某些特定的物質(zhì)(丁香醛連氮、愈創(chuàng)木酚、α-萘酚、焦性沒食子酸等)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生顯色反應(yīng),因此一般通過分光光度法、微量熱法、脈沖激光光聲法等測(cè)定漆酶,其中有關(guān)分光光度法測(cè)定漆酶的報(bào)道較多,Suyan Qiu等[24]根據(jù)3-疊氮香豆素與云芝漆酶的相互作用,提出了漆酶的測(cè)定方法。Seyed[25]將愈創(chuàng)木酚衍生物(DDG)作為1種底物與漆酶發(fā)生反應(yīng),并開發(fā)了新型漆酶檢測(cè)裝置,通過利用分光光度法測(cè)定了粗壯神經(jīng)孔菌漆酶的動(dòng)力學(xué)參數(shù),2-甲氧基-4- [(4-苯基)] 偶氮苯酚 (Km=93.5 μm,v=1.98 μm·min-1) 也被鑒定為能夠準(zhǔn)確和常規(guī)分光光度法測(cè)定漆酶的適宜底物。
漆酶具備多種生理生化功能,廣泛參與植物的形態(tài)發(fā)生、與植物寄主相互作用、生物體應(yīng)激防御反應(yīng)以及木質(zhì)素降解等過程。漆酶一般都有不同程度的糖基化,而糖基化可能對(duì)漆酶的分泌、活性、溫度和pH等有重要影響。漆酶作為生物蛋白酶,具有參與生物體應(yīng)激防御反應(yīng)、細(xì)胞壁重建以及腐殖質(zhì)代謝等功能。
食用菌漆酶參與細(xì)胞壁形成,并在食用菌子實(shí)體的防御中發(fā)揮作用,漆酶還能夠參與食用菌子實(shí)體的呼吸作用,促進(jìn)子實(shí)體生長(zhǎng)發(fā)育,菌株生長(zhǎng)過程又能夠生產(chǎn)漆酶,二者相互協(xié)調(diào)。
木質(zhì)素是多個(gè)單元通過穩(wěn)定的醚鍵和碳碳鍵連接而成的多酚類三維網(wǎng)狀高分子芳香族化合物,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且能夠很好的抵御外界的侵?jǐn)_與降解。真菌漆酶通過與其他微生物酶(過氧化物酶、錳過氧化物酶、木質(zhì)素修飾酶等)共同作用,切斷木質(zhì)素高聚物之間的連接鍵,并將其側(cè)鏈氧化,從而將木質(zhì)素分解成小分子物質(zhì),被真菌或者細(xì)菌利用,達(dá)到降解木質(zhì)素的目的[26]。
氯酚類化合物與苯胺類取代物被廣泛用于染料、防腐劑、殺菌劑、殺蟲劑和除草劑等的生產(chǎn)中,是目前水土污染的主要污染源之一,有強(qiáng)致毒性[27]。漆酶通過其本身的氧化還原作用能夠與有機(jī)污染物發(fā)生催化氧化反應(yīng),將污染物轉(zhuǎn)化過濾為大分子聚合物或者生成無毒無害的化合物,因此被廣泛用于污水處理、環(huán)境治理等領(lǐng)域。
漆酶在果汁澄清[28]、面粉烘焙[29-30]、葡萄酒釀造[31]、食用菌栽培等方面具有重要作用。飲料中的酚類化合物極易被氧化導(dǎo)致果汁渾濁、顏色深、口感差,漆酶能夠氧化酚類化合物并與之發(fā)生聚合反應(yīng)形成大分子物質(zhì),達(dá)到澄清果汁的目的[32]。目前面粉添加劑一直存在安全隱患,漆酶能夠提高面粉的強(qiáng)度與穩(wěn)定性,且有望取代傳統(tǒng)的面粉改良劑[33]。Charlotte L[34]發(fā)現(xiàn)漆酶存在交聯(lián)能力,能夠誘導(dǎo)催化氧化生物蛋白,在食品等行業(yè)具有應(yīng)用潛力。Struch等[35]研究表明,漆酶能夠促使酸奶蛋白凝膠化,改善酸奶加工過程中機(jī)械攪拌對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。黃曲霉素多見于發(fā)霉的糧食、糧制品及其他霉腐的有機(jī)物上,其毒素的危害性在于對(duì)人和動(dòng)物肝臟組織有破壞作用。王會(huì)娟等[36]采用培養(yǎng)基平板培養(yǎng)法和液體發(fā)酵法對(duì)平菇菌株產(chǎn)漆酶的能力進(jìn)行比較分析,篩選得到高產(chǎn)漆酶的平菇菌株,表明漆酶在降解食品黃曲霉素方面效果明顯。食用菌栽培過程中添加漆酶制劑可促進(jìn)食用菌菌絲生長(zhǎng)、原基形成,從而縮短生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)量。
造紙行業(yè)難以解決的技術(shù)難題是木質(zhì)素的脫除,木質(zhì)素含量直接影響到紙漿質(zhì)量和色澤,傳統(tǒng)造紙行業(yè)一直使用氯漂法脫除木質(zhì)素,但漂白過程會(huì)產(chǎn)生含有大量有機(jī)芳香族等有毒污染物的污水,對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。而木質(zhì)素高聚物在酶的作用下,結(jié)構(gòu)單元連接鍵會(huì)斷裂,側(cè)鏈也會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而分解成小分子物質(zhì)。因此酶解法能夠避免造紙過程的二次污染。
真菌漆酶屬微生物降解酶體系,試驗(yàn)表明,多種酶共同作用會(huì)提高木質(zhì)素的降解能力。Jan P[37]研究了漆酶降解木質(zhì)素過程中的氧化還原電位變化,為木質(zhì)素降解的研究提供了基本保障。
目前,研究者對(duì)漆酶及其介質(zhì)系統(tǒng)的研究報(bào)道較多,Jie Jiang[38]將漆酶用于2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)/漆酶/O2體系,在不添加任何含氯氧化劑的情況下,將木質(zhì)纖維素降解成纖維素納米纖維(CNFs),有效降低了能耗,但其缺點(diǎn)是需要消耗大量的TEMPO和漆酶。Qiang Fu[39]研究了聚乙烯亞胺-TEMPO(PVAm-T) /漆酶復(fù)合物對(duì)木質(zhì)素的降解反應(yīng),提出PVAm-T/漆酶的吸附結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能直接影響木質(zhì)素的降解能力。Haifeng Zhou[40]研究表明堿木質(zhì)素在漆酶/木聚糖酶系統(tǒng)下能夠被有效降解,木聚糖酶的加入可以提高漆酶的活性。Daniela Huber[41]考察了氧氣和介質(zhì)對(duì)漆酶催化木質(zhì)素磺酸鹽聚合的影響,表明外部氧氣供應(yīng)比漆酶介質(zhì)的存在更有益于木質(zhì)素的降解反應(yīng)。張鵬飛等[42]發(fā)現(xiàn)細(xì)菌漆酶對(duì)木質(zhì)素表現(xiàn)出較強(qiáng)的降解作用,并且細(xì)菌漆酶降解能力高于枯草芽孢桿菌。
染整是指對(duì)紡織材料(纖維、紗線和織物)進(jìn)行以化學(xué)處理為主的工藝過程,現(xiàn)代也通稱為印染。染整同紡紗、機(jī)織或針織生產(chǎn)一起,形成紡織物生產(chǎn)的全過程。染整包括預(yù)處理、染色、印花和整理。染整質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)紡織品的使用價(jià)值有重要的影響。傳統(tǒng)的染整工藝需要耗用大量化學(xué)物質(zhì),污染嚴(yán)重。酶染整工藝是采用生物酶進(jìn)行染整加工的環(huán)境友好型的染色工藝,具有效率高、反應(yīng)條件溫和、操作安全、無毒害污染等優(yōu)點(diǎn)。多項(xiàng)研究表明[43-44],生物氧化還原酶能夠被用于染整工業(yè),采用漆酶和纖維素酶對(duì)牛仔布進(jìn)行同浴酶洗整理,可使織料表面光潔,而處理液基本保持無色[45]。鄭小靜等[46]采用纖維素酶和漆酶對(duì)木棉纖維進(jìn)行預(yù)處理,結(jié)果表明經(jīng)過漆酶處理后,木棉纖維微觀結(jié)構(gòu)變小,熱解溫度降低約10℃,吸水率較未處理前增加25%左右,靛藍(lán)染色K/S值在6以上,染色效率得到有效提高。
酶氧化反應(yīng)具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)底物廣泛、催化專一、不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害等特點(diǎn),與傳統(tǒng)氧化反應(yīng)相比,在有機(jī)物合成方面的應(yīng)用潛力巨大。芳香族和稠環(huán)化合物多為化學(xué)合成工藝中的前體物質(zhì),而漆酶能夠利用氧分子為電子受體,氧化含酚羥基的芳香族化合物。
Kengo Akagawa[47]研究表明,漆酶作為助催化劑,在特定反應(yīng)條件下,與肽一起催化不對(duì)稱R-氧氨化反應(yīng),得到產(chǎn)物醛或者羧酸,其可以取代傳統(tǒng)金屬催化劑,與有機(jī)物體系的擴(kuò)展也會(huì)有助于綠色化學(xué)的發(fā)展。Junhe Lu[48]研究了漆酶在催化氧化鹽酚(XPs)過程的動(dòng)力學(xué)過程,解釋了部分多鹵產(chǎn)品在環(huán)境媒體中的起源。Linson Lonappan[49]研究了農(nóng)產(chǎn)漆酶降解雙氯芬酸的動(dòng)力學(xué)過程及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。漆酶氧化產(chǎn)物單一,來源廣泛,成本較低,易分離純化,且具有環(huán)境友好性,因此漆酶氧化技術(shù)在有機(jī)合成方面應(yīng)用前景廣闊。
生物傳感器(biosensor)主要用于分析檢測(cè),具有專一性強(qiáng)、分析速度快、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)。漆酶是制備生物傳感器的優(yōu)良材料,采用漆酶的傳感器靈敏度高,專一性強(qiáng),能夠廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、環(huán)境等在線檢測(cè)等領(lǐng)域。
Leite[50]利用漆酶和過氧化物酶制備了具有協(xié)同效應(yīng)的雙酶生物傳感器,可用于在線檢測(cè)兒茶酚胺。近年來,漆酶用于生物電極的報(bào)道越來越多,Tao Wang[51]采用漆酶替代金屬催化劑制成漆酶生物電極(DET),用于亞砷酸鹽/砷酸鹽生物傳感器,靈敏度為(0.91±0.07) mV·mm-1,可用于地下水中無機(jī)砷、砷酸鹽和亞砷酸鹽等污染物的監(jiān)測(cè)。
生物燃料電池是指利用酶或者微生物組織作為催化劑,將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。研究表明,采用漆酶的生物燃料電池效果明顯,Qin Qian[52]將漆酶用于酶促生物燃料電池中,考察了離子液體對(duì)生物電極相容性的影響。Theodore Lazarides[53]首次利用卟啉敏化漆酶體系的四電子還原作用,在光驅(qū)動(dòng)下將氧分子還原成水,使有氧光驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換的想法變得合理。漆酶也因其優(yōu)良的特性在生物系統(tǒng)中應(yīng)用前景廣闊。
工業(yè)氯酚類廢水、紙漿和造紙工業(yè)廢水、染料和印刷廢水、城市廢水、受污染的土壤等對(duì)生態(tài)環(huán)境造成極大的危害,污水處理問題已成為生態(tài)環(huán)境保護(hù)中急需解決的問題。工業(yè)污水中含有大量的有機(jī)污染物,比如腐殖質(zhì)、類脂化合物、含氮有機(jī)物、烴類化合物等,采用傳統(tǒng)污水處理方法見效慢、成本高,易產(chǎn)生二次污染,不適合大規(guī)模應(yīng)用,而漆酶能夠通過其本身的氧化還原作用有效降解有機(jī)污染物,在污水處理方面應(yīng)用廣泛。
Jinyuan Hu[54]提供了漆酶在氧氣存在條件下將As(III) 氧化成As(V) 的數(shù)據(jù),并解釋了漆酶在反應(yīng)中失活的原因,為酶解法的優(yōu)化和治理砷污染的潛在發(fā)展提供了基礎(chǔ)。Qi Luo[55-56]成功利用漆酶誘導(dǎo)催化反應(yīng)降解全氟辛烷磺酸,該反應(yīng)是以1-羥基苯甲酸三唑(HBT)為介質(zhì)的氧化腐殖化反應(yīng),為降解全氟辛烷磺酸污染提供了潛在途徑。Rupam Sarma[57]研究了層狀自組裝漆酶反應(yīng)膜對(duì)氯代有機(jī)物的降解反應(yīng),表明功能化膜與漆酶結(jié)合能夠極大提高漆酶對(duì)氯代有機(jī)物的降解效率。
偶氮類染料具有致癌作用,偶氮類染料污水處理一直是個(gè)技術(shù)難題。劉文華等[58]優(yōu)化了毛栓菌產(chǎn)漆酶的條件,并考察了毛栓菌酶對(duì)于偶氮染料AR1和RB5的降解能力,越來越多的研究表明漆酶用于污水處理具有有效性和可行性。
食用菌產(chǎn)業(yè)作為一項(xiàng)投資小、周期短、見效快,符合人們消費(fèi)增長(zhǎng)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。近年來,食用菌的栽培技術(shù)、食用價(jià)值和藥用價(jià)值研究受到廣泛關(guān)注,而食用菌培養(yǎng)副產(chǎn)物開發(fā)利用技術(shù)研究較少,大量的食用菌栽培菌渣被廢棄,造成極大浪費(fèi),因此食用菌菌渣漆酶提取技術(shù)有待進(jìn)一步的開發(fā)和利用。
人們利用蛋白質(zhì)分離提取技術(shù)從食用菌培養(yǎng)基中獲到漆酶,并通過光譜學(xué)、動(dòng)力學(xué)和晶體學(xué)等方法,進(jìn)一步了解漆酶結(jié)構(gòu)和催化機(jī)制。近年來,漆酶在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)也被廣泛研究,但仍然存在諸多問題:
目前漆酶催化活性研究取得了重要進(jìn)展,漆酶在木質(zhì)素降解、廢水處理、生物轉(zhuǎn)化等方面潛力巨大,漆酶的應(yīng)用為人類開發(fā)利用食用菌副產(chǎn)物提供了全新的途徑。然而,由于漆酶生物催化的分子機(jī)理和調(diào)控技術(shù)還需要全面分析和進(jìn)一步的明確、驗(yàn)證,因此漆酶的應(yīng)用研究尚處于實(shí)驗(yàn)室階段,要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用還需不斷努力。這也是漆酶實(shí)用技術(shù)研究的世界難題和創(chuàng)新研究的焦點(diǎn)。
盡管漆酶具有反應(yīng)底物廣泛,反應(yīng)條件溫和的特點(diǎn),但在強(qiáng)酸強(qiáng)堿或者高溫等環(huán)境中易失活,影響了漆酶的實(shí)際應(yīng)用。因此,需要通過高通量篩選具有高活性、高穩(wěn)定性的產(chǎn)漆酶菌株,以提高漆酶不同環(huán)境下的存在能力。
食用菌漆酶工業(yè)化應(yīng)用研究與食用菌副產(chǎn)物價(jià)值的開發(fā)需要被業(yè)界關(guān)注,這是科學(xué)工作者面臨的令人振奮的挑戰(zhàn)。