[发明专利]细菌漆酶在降解有机染料中的应用

说明书

本申请属于有机染料生物降解技术领域，具体涉及细菌漆酶在降解有机染料中的应用。本发明提供了一种细菌漆酶Cblac及其突变体Cblac‑Mut8在有机染料降解中应用。结果显示，经Cblac漆酶在pH4.0，50℃处理12h，或Cblac‑Mut8漆酶于60℃处理4h，可将孔雀石绿的降解率达98%以上，为有机染料，尤其是孔雀石绿染料的生物降解提供一种生物无害化技术路线。

技术领域

本申请属于有机染料生物降解技术领域，具体涉及细菌漆酶在降解有机染料中的应用。

背景技术

孔雀石绿是一种三苯基甲烷染料，广泛应用于丝绸、羊毛、黄麻、棉花、纸张和丙烯酸工业，并作为水产养殖业的体外杀螨剂、食品添加剂和医疗消毒剂。然而，这种化合物已经成为高度争议，基于它对各种水生和陆生动物的重大风险。亚急性(0.10mg/L )和亚致死浓度(0.05mg/L)会导致降低血清钙和蛋白质水平，只是一个短期接触后，低至0.1孔雀石绿/ml仍对哺乳细胞是高毒性。此外，一些研究表明，这种染料的摄入会降低生育力，导致胎儿畸形，对人类和其他生物产生致癌作用。此外，孔雀石绿在环境上具有持久性。当孔雀石绿被释放到水体中，会导致阳光透射减少，进而降低光合活性和氧浓度的溶解，从而影响生境中的水生生物，且毒性可在鱼类生物中积累严重危害了环境和人体健康。因此，有效地从水体中去除孔雀石绿是至关重要的。

已知的物理化学吸附等技术，利用过氧化氢或臭氧氧化电解去除孔雀石绿，但是这些策略昂贵且低效率。生物处理的前景主要是由于其生态友好、相对高效和安全性能。不同组的微生物如细菌, 与直接用微生物处理相比，用纯化后酶进行的处理有许多优点，例如，它可以在不适应生物量的情况下，在较低的浓度、pH值、温度和盐度范围内操作，并且避免了长时间的孵育过程和生物吸附效应。此外，酶的降解能力可能不会受到可抑制细胞系统的有毒化合物的影响。因此，用游离酶处理是一种更简单、更有效的技术。

漆酶是一类广泛存在的酶，它能氧化多种酚类和非酚类芳香底物，同时还能还原为水，具有广泛的底物特异性和生态友好性（以空气中的分子氧为最终电子受体，仅以副产品的形式释放水），被认为是一种具有广阔应用前景的生物绿色工具。漆酶有单聚体、二聚体或四聚体糖基蛋白。漆酶主要来源是真菌漆酶和细菌漆酶，真菌漆酶一般为60-70 kDa，具有严重的糖基化修饰，最适反应温度一般为30℃-60℃， pH耐受范围在 3.5-7.0之间；而细菌漆酶具有底物谱宽，不需要糖基化修饰，热稳定性好，pH耐受性范围宽、耐碱性强等显著优点而被广泛关注。漆酶作为一种绿色生物催化剂，在处理耐污染的环境污染物和染料废水方面具有诱人的优势，由于漆酶可以催化大量酚类和非酚类化合物的氧化，同时把分子中的氧分解成水，能够加速水中有机污染物的降解和无害化。但是目前细菌源漆酶在孔雀石绿降解尚无应用。

发明内容

本发明的技术目的是提供细菌漆酶在降解有机染料中的应用，从而为有机染料，尤其是孔雀石绿染料的生物降解提供一种生物无害化技术路线。

为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

细菌漆酶在降解有机染料中的应用，所述细菌漆酶为DUF152家族的Cblac漆酶或其突变体。

优选的，所述细菌漆酶为Cblac漆酶，该蛋白质的氨基酸序列如SEQ NO.2所示。

优选的，所述突变体为氨基酸序列SEQ NO.2改变一个或几个氨基酸残基得到的蛋白质。

进一步优选的，所述突变体为改变SEQ NO.2 第38、48、107、128、146、158、198、200、201、212、213、214、221、222、223共17个位点氨基酸残基得到的蛋白质，所述突变体命名为Cblac-Mut8，具体氨基酸序列如SEQ NO.3所示。

利用细菌漆酶降解有机染料的方法：在有机染料浓度2~200mg/L的液体中，加入Cblac漆酶或其突变体20~60U/l，30~80℃处理4~12h，即可。

优选的，所述有机染料为孔雀石绿。