王 濱,陳硯君,丁益文,關(guān) 健,劉家揚(yáng),張雪英

(南京工業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 南京 211800)

染料在皮革鞣制、紡織、食品、造紙、油漆、印刷、塑料、化妝品和制藥等行業(yè)具有廣泛的用途[1]。工業(yè)染料多是化學(xué)合成物,化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且穩(wěn)定性高,多數(shù)染料具有生態(tài)毒性和致癌、致畸性,降解困難[2]。目前,世界上使用的合成染料超過(guò)1萬(wàn)種,并廣泛用于染料和印刷行業(yè),據(jù)統(tǒng)計(jì),每年生產(chǎn)的70萬(wàn)t染料中,有2%～50%未使用而隨廢水排放[3]。

染料廢水具有優(yōu)良的色牢度、光解穩(wěn)定性和抗微生物降解性,為傳統(tǒng)處理方法帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)[4]。常見(jiàn)的染料脫色物化方法包括膜過(guò)濾、沉淀、混凝-絮凝、浮選、吸附、離子交換、萃取、超聲礦化、電解和高級(jí)氧化(氯化物、漂白、臭氧氧化)等方法[5]。由于染料結(jié)構(gòu)復(fù)雜,并且常見(jiàn)的染料脫色方法效率低、成本高、易產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)品[6]。因此,開(kāi)發(fā)一種新型綠色的染料廢水處理方法具有重要意義。生物法具有脫色率高、運(yùn)行成本低和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),是處理染料廢水的有效手段[7]。特別是氮還原酶、漆酶和過(guò)氧化物酶能夠有效地降解染料[8]。

漆酶作為一種天然的綠色催化劑,可將一些合成染料降解和脫色,減輕其生物毒性,是一種有前途的生物催化劑。漆酶因能夠分解一系列難降解的芳香族化合物而吸引了越來(lái)越多的關(guān)注[9]。漆酶在染料廢水脫色、環(huán)境污染物降解和土壤修復(fù)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景[10],已成為環(huán)境保護(hù)用酶的研究熱點(diǎn)之一。與物理吸附、化學(xué)混凝-絮凝等方法相比,漆酶具有應(yīng)用效率高、成本低、無(wú)毒性、能源需求低和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響小等特點(diǎn)[11]。本文就漆酶的來(lái)源、結(jié)構(gòu)、催化機(jī)制及應(yīng)用研究等方面進(jìn)行綜述,并結(jié)合現(xiàn)有工藝對(duì)該領(lǐng)域的研究進(jìn)行展望。

1 漆酶的來(lái)源

漆酶按照來(lái)源分為三大類(lèi):植物漆酶、真菌漆酶和細(xì)菌漆酶[12]。盡管漆酶存在于多種植物中,但植物漆酶并未被廣泛應(yīng)用,主要是植物漆酶很難被檢測(cè)和純化,其應(yīng)用成本高。目前,研究和應(yīng)用最廣泛的是擔(dān)子菌亞門(mén)(Basidiomycotina),尤其是白腐真菌所分泌的漆酶。常見(jiàn)的白腐真菌有栓菌屬(Trametes)、側(cè)耳屬(Pleurotus)、木耳屬(Auricularia)、密孔菌屬(Pycnoporus)和傘菌屬(Agaricus)等[13]。在白腐真菌屬中較為經(jīng)典的是黃孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysosporium)[14]。

1.1 植物漆酶

漆酶最早發(fā)現(xiàn)于日本漆樹(shù)Rhusvernicifera中。后又來(lái)發(fā)現(xiàn)了其他植物漆酶:Rhussuccedanea、Acerpseudoplatanus、Pinustaeda、Populuseuramericana、Liriodendrontulipifera和Nicotianatabacum[15-16]。所有植物漆酶均為單體蛋白,分子量為90 000～130 000,碳水化合物含量高(質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)22%～45%)。但是,高等植物中的漆酶的研究相對(duì)較少。

1.2 真菌漆酶

真菌漆酶是一種由500～550個(gè)氨基酸組成的酸性等電點(diǎn)單體糖蛋白,分子量為50 000～90 000[17],碳水化合物含量較少(10%～30%)[18]。少數(shù)真菌僅分泌一種漆酶,而大多數(shù)真菌則分泌兩種或兩種以上的漆酶同工酶。漆酶同工酶的分子量、活性和等電點(diǎn)非常相似,最大的差異在于表達(dá)量和穩(wěn)定性[19]。此外,即使相同的真菌以不同的形式生長(zhǎng),產(chǎn)生的漆酶也會(huì)不同。如,香菇子實(shí)體中有分泌漆酶LCC1和非分泌漆酶LCC4,這可能是真菌適應(yīng)環(huán)境的一種生存機(jī)制[20]。

據(jù)統(tǒng)計(jì),目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一千多種能產(chǎn)生漆酶的真菌,并分離和純化了一百多種漆酶[21]。在真菌中,漆酶主要存在于擔(dān)子菌[22]和曲霉菌[23]中,其中擔(dān)子菌中的白腐真菌(WRF)是唯一能夠利用自身氧化酶系統(tǒng)將木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為CO2的真菌,是真菌漆酶的主要生產(chǎn)和研究對(duì)象[24]。白腐真菌可以有效地降解木材中的木質(zhì)素,可以使腐爛的木材變得潮濕、柔軟,外觀呈現(xiàn)白色或黃色。近年來(lái),研究發(fā)現(xiàn)WRF不僅能降解木質(zhì)素,還能降解各種環(huán)境污染物,如合成染料、工業(yè)廢水和芳香族農(nóng)藥等,具有很大的應(yīng)用潛力[25]。在白腐真菌降解木材的過(guò)程中,存在多種不同的木質(zhì)素降解酶,包括漆酶(Lac, E.C. 1.10.3.2)、木質(zhì)素過(guò)氧化物酶(Lip, E.C. 1.1 1.1.14)、錳過(guò)氧化物酶(MnP, E.C. 1.1 1.1.13)和多功能過(guò)氧化物酶(VP, E.C. 1.1 1.1.16)[26]。表1總結(jié)了產(chǎn)生漆酶的典型真菌類(lèi)型、生產(chǎn)條件和應(yīng)用情況。

表1 產(chǎn)生漆酶的典型真菌類(lèi)型及其應(yīng)用Table 1 Typical types of laccase producing fungi and their applications

1.3 細(xì)菌漆酶

1993年,Panwar等[31]從Azospirillumlipoferum中純化并表征了一種具有漆酶活性的蛋白,標(biāo)志著細(xì)菌漆酶研究的開(kāi)始。最近的研究也證實(shí)了不同細(xì)菌漆酶的活性,目前已分離出并鑒定了一百多種細(xì)菌漆酶[31]。細(xì)菌漆酶也是一種糖蛋白,通常以單體蛋白的形式存在,由一條肽鏈組成,含有約500～600個(gè)氨基酸殘基。從分子組成上看,細(xì)菌漆酶相對(duì)簡(jiǎn)單,沒(méi)有經(jīng)過(guò)糖基化修飾,這與其他漆酶有很大不同。只有少數(shù)細(xì)菌漆酶是寡聚體酶,如來(lái)自灰色鏈霉菌和脂肪狀偶氮螺菌的漆酶,分為同質(zhì)三聚體和異質(zhì)三聚體[31]。因此,總體來(lái)說(shuō),細(xì)菌漆酶的組成較簡(jiǎn)單,其分子量小于其他來(lái)源的漆酶。

目前,對(duì)枯草芽孢桿菌孢子衣蛋白CotA的研究較多[32],其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于聚對(duì)苯二甲酸氧化酶,具有抵抗紫外線和H2O2氧化的動(dòng)能。CotA蛋白是枯草芽孢桿菌的孢子囊蛋白成分,也具有漆酶活性。由于孢子的特殊結(jié)構(gòu),CotA具有良好的耐溫性,在80 ℃下半衰期為2 h,最適溫度為75 ℃。細(xì)菌漆酶的優(yōu)點(diǎn)是在高溫、高鹽和堿性等極端條件下具有良好的穩(wěn)定性,與真菌漆酶相比具有更好的工業(yè)應(yīng)用特性[33]。表2總結(jié)了產(chǎn)生漆酶的典型細(xì)菌類(lèi)型、生產(chǎn)條件和應(yīng)用情況。

表2 產(chǎn)生漆酶的典型細(xì)菌類(lèi)型及其應(yīng)用Table 2 Typical types of laccase producing bacteria and their applications

2 漆酶的結(jié)構(gòu)、性能及漆酶-介體系統(tǒng)(LMS)的催化機(jī)制

2.1 漆酶的結(jié)構(gòu)、特性及催化機(jī)制

漆酶是一種單電子氧化還原酶,典型的漆酶(藍(lán)色漆酶)是一種單體胞外糖蛋白,分子量為60 000～80 000,碳水化合物含量為15%～20%。絕大多數(shù)漆酶的活性中心含有4個(gè)銅原子,根據(jù)磁學(xué)和光譜學(xué)性質(zhì)不同可將其分成3個(gè)不同的銅中心[18](Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型,圖1):Ⅰ型(T1)或藍(lán)色銅中心,Ⅱ型(T2)或正常銅中心,Ⅲ型(T3)或雙核銅中心。光譜特征顯示,漆酶的T1位點(diǎn)使酶溶液呈現(xiàn)淺藍(lán)色,這證實(shí)了在大約600 nm處存在光吸收[10]。T2位點(diǎn)在電子吸收光譜中不可見(jiàn),T3位點(diǎn)可以通過(guò)330 nm附近的肩帶的存在來(lái)識(shí)別[38]。T1位點(diǎn)的銅原子負(fù)責(zé)酶的顏色(藍(lán)色),而Ⅱ型和Ⅲ型中心的銅原子則參與各種底物的催化反應(yīng)。一種缺乏T1位點(diǎn)的非典型漆酶被稱為黃色漆酶。在漆酶的活性部位,銅原子被還原,同時(shí)底物在單核銅中心失去電子并被氧化,而O2在三核銅中心獲得電子并被還原成H2O(圖2)[18]。

圖1 漆酶的活性點(diǎn)位分布圖[18]Fig.1 Schematic diagram of laccase activity site distribution[18]

TNC:T2Cu與T3Cu形成的三核銅中心圖2 漆酶活性點(diǎn)位催化機(jī)制[18] Fig.2 Mechanism of laccase activity site catalysis[18]

漆酶具有廣泛的底物譜,尤其是在還原性介質(zhì)存在的條件下,漆酶的底物范圍更廣,通過(guò)與漆酶介質(zhì)結(jié)合,可以擴(kuò)大底物范圍。漆酶能以分子氧為電子受體催化氧化各種酚類(lèi)化合物及其衍生物和非酚類(lèi)化合物,包括單酚、鄰苯二酚和對(duì)苯二酚[10]。被氧化的介質(zhì)是一個(gè)非?；钴S的分子,能夠作用于更復(fù)雜的底物,并在氧化后返回到原來(lái)的還原形式,從而啟動(dòng)一個(gè)新的降解循環(huán)(圖3)[18]。

圖3 漆酶催化氧化反應(yīng)機(jī)制[18]Fig.3 Mechanism of laccase catalyzed oxidation reaction[18]

2.2 漆酶-介體系統(tǒng)(LMS)的催化機(jī)制

漆酶可以氧化多種有機(jī)污染物,包括染料、多環(huán)芳烴(PAH)、內(nèi)分泌干擾物(EDCs)和藥物活性化合物(PhACs),但漆酶本身很難氧化具有高氧化還原電位的難降解底物(如非酚類(lèi)物質(zhì)),因此為了達(dá)到更高的降解率和增強(qiáng)漆酶的氧化活性,需要引入介體。漆酶-介體系統(tǒng)(LMS)可以使用一些可擴(kuò)散的低分子量化合物(氧化還原介質(zhì)),例如2, 2′-重氮雙(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二胺鹽(ABTS)、1-羥基苯并三唑(HBT)、N-羥基鄰苯二甲酰亞胺(NHPI)、乙酰丁香酮(AS)和紫尿酸(VLA)等(圖4)[39]。這些底物很容易被酶氧化,產(chǎn)生陽(yáng)離子中間自由基,然后以非生物的方式進(jìn)一步氧化該化合物。目前,對(duì)漆酶的研究主要集中在LMS上,特別是尋找天然廉價(jià)高效的介體是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)[40]。

圖4 LMS的常見(jiàn)有效化學(xué)介質(zhì)[39]Fig.4 Common mediators for LMS[39]

3 漆酶對(duì)染料的脫色與脫毒

3.1 合成染料的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)

圖5 常見(jiàn)的染料核心結(jié)構(gòu)Fig.5 Main structures of common dye

與偶氮染料不同,羰基在蒽醌結(jié)構(gòu)中充當(dāng)電子受體,因此,需要電子供體反應(yīng)來(lái)破壞該結(jié)構(gòu)。此外,大多數(shù)蒽醌染料是以蒽醌磺酸為原料,通過(guò)磺化或硝酸酯化制備的,蒽結(jié)構(gòu)之間的共振效應(yīng)使得蒽醌染料比偶氮染料更難降解,所以不易選擇合適的降解方法[43]。

3.2 漆酶對(duì)染料的脫色

3.2.1 真菌漆酶對(duì)染料的脫色

真菌漆酶由于其優(yōu)良的催化性能和廣泛的底物特性,被廣泛用于去除環(huán)境中的各種難降解有機(jī)污染物。如,Hidayat等[44]用從印度尼西亞庫(kù)隆林杰尼國(guó)家公園中分離得到的菌株Cerrenasp.BMD.TA.1對(duì)活性艷藍(lán)KN-R(RBBR)進(jìn)行脫色,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在低質(zhì)量濃度(100 mg/L)和高質(zhì)量濃度(1 000 mg/L)下,經(jīng)過(guò)72 h的脫色,脫色率達(dá)到80%。真菌漆酶的最佳反應(yīng)pH為4～6,最佳反應(yīng)溫度為30～50 ℃[44]。大多數(shù)真菌漆酶在50 ℃以上容易失活,即它的穩(wěn)定性不強(qiáng)。真菌漆酶在中酸性條件下能有效地使合成染料脫色。來(lái)自野外的Panusrudis產(chǎn)漆酶對(duì)染料的最佳脫色pH為3.5～4.5[45]。在pH為5.0的情況下,Trametesversicolor所產(chǎn)漆酶對(duì)蒽醌類(lèi)染料的脫色率超過(guò)90.0%,而在pH為7.0的情況下則低于10.0%[46]。不同類(lèi)型的真菌漆酶對(duì)染料的脫色作用見(jiàn)表3。

表3 不同類(lèi)型的真菌漆酶對(duì)染料的脫色作用Table 3 Decolorization of dyes by different types of fungal laccase

3.2.2 細(xì)菌漆酶對(duì)染料的脫色

由于真菌漆酶的最適pH一般為偏酸性,大多數(shù)工業(yè)廢水具有高溫和堿性的特點(diǎn)。與真菌漆酶相比,在堿性條件下,細(xì)菌漆酶表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。如,在pH為9.5的條件下,固定化枯草芽孢桿菌漆酶蛋白的半衰期為67 h,而固定化細(xì)菌漆酶對(duì)紡織染料進(jìn)行脫色,60 ℃下反應(yīng)90 min后脫色率達(dá)到99.0%[55]。Martins等[56]發(fā)現(xiàn),枯草芽孢桿菌衣殼蛋白的CotA具有比真菌漆酶更強(qiáng)的熱穩(wěn)定性,在80 ℃時(shí)半衰期為2 h,最佳反應(yīng)溫度為75 ℃,研究發(fā)現(xiàn),該漆酶在40 ℃、pH為7.0～9.0時(shí)穩(wěn)定,對(duì)甲基橙、活性紅等偶氮染料的脫色率為68.0%～90.0%。不同類(lèi)型的細(xì)菌漆酶對(duì)染料的脫色作用見(jiàn)表4。

表4 不同類(lèi)型的細(xì)菌漆酶對(duì)染料的脫色作用Table 4 Decolorization of dyes by different types of bacterial laccase

3.2.3 影響漆酶對(duì)染料脫色的因素

用漆酶處理染料廢水時(shí),要考慮單一因素或多種因素的影響,包括溫度、pH、時(shí)間、染料結(jié)構(gòu)、漆酶活力、介體濃度和染料濃度等,都會(huì)在不同程度上影響脫色效率,對(duì)這些參數(shù)的研究,將有助于漆酶在染料廢水處理中的實(shí)際應(yīng)用。

1)溫度以兩種方式影響酶促反應(yīng)的速率。提高溫度會(huì)增加底物分子的熱能,增加反應(yīng)速率。但溫度的升高增加了構(gòu)成酶本身的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的分子熱能,即增加了維持整個(gè)酶的三維結(jié)構(gòu)的非共價(jià)鍵的斷裂,導(dǎo)致酶的變性。

2)pH的影響。真菌漆酶一般在酸性環(huán)境(pH 3.0～6.0)中具有良好的催化性能,當(dāng)pH超過(guò)7.0時(shí),其活性明顯下降。然而,細(xì)菌漆酶在堿性pH條件下相對(duì)穩(wěn)定,并且比真菌漆酶有更好的耐熱性。因?yàn)槊阜肿踊钚晕稽c(diǎn)上的氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)可以隨著pH的變化而解離,形成不同的正負(fù)高價(jià)離子或等價(jià)電荷狀態(tài),這將直接影響酶的活化和酶與底物的親和力。另外,pH直接影響底物的帶電狀態(tài),有可能使其無(wú)法與酶結(jié)合。

3)反應(yīng)時(shí)間的影響。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),漆酶的活性會(huì)逐漸下降。因此,應(yīng)確定一個(gè)最佳的反應(yīng)時(shí)間,以確保最佳的脫色效果。

4)漆酶活力的影響。一般來(lái)說(shuō),酶的數(shù)量決定了催化反應(yīng)的速度,能與底物結(jié)合的活性位點(diǎn)的數(shù)量隨著酶的數(shù)量增加而增加。在底物飽和的情況下,酶濃度增加則會(huì)加速反應(yīng)。

5)介體的影響。漆酶-介體系統(tǒng)可以促進(jìn)木質(zhì)素的降解,還可以顯著提高漆酶對(duì)染料的脫色率。漆酶可以直接對(duì)多種染料進(jìn)行脫色,但由于漆酶的氧化還原電位較低,一些難降解染料無(wú)法脫色,而利用LMS系統(tǒng)可以有效實(shí)現(xiàn)染料的脫色,天然介體也可以幫助漆酶對(duì)染料進(jìn)行脫色處理。

6)染料濃度的影響。當(dāng)染料濃度增加時(shí),反應(yīng)速率先迅速上升,然后緩慢上升,在染料濃度較高時(shí),達(dá)到一個(gè)極限值,這是因?yàn)橛坞x的酶分別與底物固定形成配位化合物,溶液中游離的酶越來(lái)越少,染料濃度的增加會(huì)抑制中間化合物向底物的轉(zhuǎn)化。

8)固定化作用的影響。固定化酶的最大優(yōu)點(diǎn)是提高酶的穩(wěn)定性和重復(fù)利用率。在工業(yè)廢水處理中,使用固定化酶可以提高酶的穩(wěn)定性,減少酶的損失,從而有利于降低處理成本。

9)輔助化合物(金屬離子和表面活性劑等)的影響。加入Cu2+可以提高漆酶的活性,Cu2+是漆酶的活性中心,也是漆酶分子的重要組成部分;Mg2+是許多氧化還原酶的催化激活劑,漆酶是其中之一;其他金屬離子可能通過(guò)與漆酶活性位點(diǎn)周?chē)陌被釟埢驘o(wú)羧基陰離子的結(jié)合而影響漆酶的分子電荷分布來(lái)影響漆酶的活性。

3.3 漆酶對(duì)染料的脫毒評(píng)價(jià)

與其他有機(jī)污染物相比,染料及其衍生物在毒理學(xué)和生態(tài)毒理學(xué)方面的研究相對(duì)較少[63]。評(píng)估染料及其降解產(chǎn)物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)極其重要。在不同的水平和不同的指示生物中,各種方法已被廣泛用于評(píng)估染料和降解產(chǎn)物的毒性,常用的評(píng)估方法見(jiàn)圖6。

圖6 常用毒性評(píng)估方法Fig.6 Common toxicity assessment methods

圖6中的這些方法基本上采用原生生物或真核生物,包括細(xì)菌(單一形式)、活性污泥(混合培養(yǎng))、藻類(lèi)、植物和動(dòng)物(主要是原生動(dòng)物)[64]。由于不同受試生物對(duì)污染物的敏感程度不同,使用不同的方法則產(chǎn)生不同的毒性評(píng)價(jià)結(jié)果,如費(fèi)氏弧菌(V.fischeri)的半最大效應(yīng)濃度(EC50)可能是藻類(lèi)S.capricornutum的500倍[63-64]。根據(jù)試驗(yàn)周期,可采用適當(dāng)?shù)哪Ｊ缴镞M(jìn)行急性和慢性毒性實(shí)驗(yàn)。藻類(lèi)是眾多染料毒性評(píng)價(jià)模型中最敏感的一種[64]。

各評(píng)價(jià)系統(tǒng)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),可根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)選擇。一種物質(zhì)的生物毒性在很大程度上取決于所應(yīng)用的模型生物和所采用的標(biāo)準(zhǔn),主要是因?yàn)槠鋵?duì)污染物的敏感性不同。然而,無(wú)論應(yīng)用何種單一的模式生物,有些染料總是顯示出最大的毒性[64]。對(duì)于微生物的毒性,在染料溶液和酶降解的染料溶液中培養(yǎng)后,可以計(jì)算菌株的細(xì)胞數(shù)。作為一種快速、可靠的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估初步試驗(yàn),費(fèi)氏弧菌(V.fischeri)已通過(guò)生物發(fā)光法被廣泛用于急性毒性評(píng)估[65]。通過(guò)將費(fèi)氏弧菌暴露在各種染料溶液中僅需15 min,就可以快速獲得發(fā)光率(發(fā)光抑制)[64-65]。從短時(shí)間內(nèi)的發(fā)光率變化來(lái)判斷毒性,只能作為篩選測(cè)試,而降解后的產(chǎn)品慢性毒性則無(wú)法判斷。

藻類(lèi)作為浮游植物存在于淡水中,通常作為慢性毒性評(píng)價(jià)的模型[63]。除了葉綠素a外,還可以在一系列的染料溶液處理中記錄藻類(lèi)密度(細(xì)胞數(shù)),從中可以得到72或96 h內(nèi)的生長(zhǎng)效果(對(duì)生物量的影響和對(duì)生長(zhǎng)速度的影響)。大量應(yīng)用的藻類(lèi)物種包括劍魚(yú)草[63]、小球藻[66]和角鯊[64],以甲殼動(dòng)物大型溞作為常見(jiàn)的淡水模型,通過(guò)記錄大型溞的死亡情況,可以在24或48 h內(nèi)獲得急性毒性結(jié)果[63]。對(duì)于植物和種子,可以通過(guò)觀察發(fā)芽率、根長(zhǎng)和芽高以及葉綠素含量來(lái)判斷其毒性程度(植物毒性)[67]。種子在試驗(yàn)前必須提前清洗,以避免在發(fā)芽和生長(zhǎng)過(guò)程中受到污染。此外,斑馬魚(yú)也常被用來(lái)進(jìn)行毒性評(píng)估:斑馬魚(yú)胚胎透明,并且經(jīng)歷了外植體的形成,使得活體感知非常方便;另外,胚胎的生長(zhǎng)和發(fā)育相對(duì)較快,對(duì)水質(zhì)要求不嚴(yán)格;不過(guò),斑馬魚(yú)的胚胎相對(duì)脆弱,在移植時(shí)容易損壞。

4 結(jié)論與展望

為了積極響應(yīng)國(guó)家提出的“碳達(dá)峰、碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo),促使從業(yè)者尋找技術(shù)上可行、高效和低成本的手段來(lái)處理染料廢水。雖然厭氧-好氧生物處理是當(dāng)前的常規(guī)技術(shù),但其缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn),如處理時(shí)間長(zhǎng)、能耗高和剩余污泥量大等。漆酶-介體的脫色與脫毒過(guò)程具有催化效率高、反應(yīng)條件溫和及不產(chǎn)生污泥等特點(diǎn),可作為染料廢水的預(yù)處理而緩解上述缺點(diǎn),其進(jìn)一步結(jié)合活性污泥工藝有望實(shí)現(xiàn)印染廢水的高效低碳處理。

盡管漆酶對(duì)模擬廢水的脫色與脫毒效率較高,但應(yīng)用于復(fù)雜多變的工業(yè)廢水則明顯受限,廢水中含有的染料、精煉劑、乳化劑、洗滌劑溶劑、表面活性劑、固色劑、增稠劑、軟化劑和其他難處理的有機(jī)物均會(huì)降低酶促反應(yīng)效率。因此,未來(lái)的研究可從以下幾個(gè)方面開(kāi)展:①尋找高效處理不同類(lèi)型染料廢水的漆酶-介體系統(tǒng)(LMS),研究該體系如何作為預(yù)處理手段并聯(lián)合好氧活性污泥法進(jìn)而減少能耗與污泥產(chǎn)量;②利用酶的固定化技術(shù)提高酶的穩(wěn)定性并重復(fù)使用,提升回收效率;③篩選高產(chǎn)漆酶活力菌株,在特定條件下對(duì)印染廢水進(jìn)行脫色和脫毒。