摘要
漆酶（EC 1.10.3.2）是一种典型的含铜氧化还原酶，作用底物广泛，可以催化降解酚类、芳胺类、芳香羧酸类等有机化合物，在纺织工业、医药工业、有毒污水处理及生物传感器等领域具有重要的应用价值。相较于游离漆酶，固定化漆酶具有可重复利用性，且提高了漆酶的稳定性和极端环境耐受性，可以实现多种有机污染物的高效催化降解。然而，传统的固定化漆酶多采用共价结合法，这不仅对酶的原始构象产生影响，导致其活性降低，并且在酶失活时，固定化载体不能够再生得到重复利用，产生了大量的固体废弃物，造成了二次污染与资源浪费。基于此，本文以研究新型固定化漆酶策略为目标，采用环境友好型的高分子合成方法，制备了一系列固定化酶材料，并探究了其对水中有机污染物的催化降解性能。具体研究内容如下： （1）通过糖-凝集素的特异性识别作用对蛋白质进行吸附与解吸附，实现了漆酶的可逆固定化。首先通过糖-凝集素的特异性识别作用将刀豆蛋白 A 固定于含糖聚合物微球表面，并以凝集素作为中间体继续通过糖-凝集素的亲和作用固定漆酶。其中，酶的负载量及固定化产率分别高达49 mg/g和77%，且固定化漆酶具有较高的活性（108 U/mg）。固定化漆酶的pH稳定性有所提高，并对对乙酰氨基酚具有较高的催化降解效率。重复使用 10 次后，固定化漆酶能够维持较高的酶活。固定化漆酶可以通过酸性水溶液进行洗脱，实现漆酶的脱附和载体的高效再生。 （2）通过开环聚合在纤维素表面接枝了可降解聚碳酸酯聚合物刷，并将聚碳酸酯侧链的乙烯基氧化为环氧基后，采用共价结合法固定漆酶，获得可降解的纤维素基聚碳酸酯固定化漆酶。固定化漆酶在水中分散为球形纳米颗粒，固定化产率高达88%。与游离漆酶相比，固定化漆酶显示出更高的pH和温度耐受性、热稳定性，多次回收重复利用后保留较高的酶活。固定化漆酶可以高效去除双酚A，3小时内降解率高达83%。酶载体可以在碱性条件下分解，接枝的聚酯可在12小时内实现完全水解。 （3）通过活性自由基聚合和点击化学方法，将温敏性聚合物共价接枝到亲水性蛋白质表面制备了蛋白质-温敏性聚合物偶联物，通过温度的改变诱导温敏性聚合物发生自组装获得纳米微球，实现了漆酶的固定化。首先对漆酶表面修饰叠氮官能团，通过零价铜调控的自由基聚合及三甲基硅烷的解保护反应合成了炔基化温敏性聚合物，并通过点击化学反应成功将聚合物与蛋白质实现偶联合成漆酶-温敏性聚合物偶联物。研究发现温度的变化可以引发固定化漆酶在水中自组装为纳米微球，其形态与聚合物的亲疏水性密切相关，且温敏性聚合物提高了漆酶的储存稳定性，并对有机污染物的催化降解产生影响。 （4）将聚乙二醇类聚合物和含糖聚合物分别与漆酶共价结合，制备了具有不同酶活及组装形态的聚乙二醇化和糖基化漆酶。首先通过活性酯实现漆酶的炔基化，并通过活性自由基聚合及亲核取代反应的联用合成了叠氮化聚乙二醇类聚合物和含糖聚合物，其分子量可控且分布较窄。通过点击化学反应将两种聚合物载体分别与漆酶共价结合，获得漆酶-聚合物偶联物。通过调节温度改变聚合物的溶解度进而诱导偶联物在水中发生自组装，且组装体稳定分散为纳米微球，实现了漆酶的固定化。对偶联物的酶活进行探究，发现糖基化漆酶的活性明显较高，并展现了优异的双酚A催化降解性能。 本研究发展了多种高效、快捷的新型固定化酶策略，为固定化漆酶在水处理等环境工程中的应用提供了有益的思路。
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