摘要：
漆酶是一類含銅的氧化還原酶,。它們催化的反應是利用分子氧,，產(chǎn)生的副產(chǎn)物只有水，是“生態(tài)友善的”酶,。近年來在多方面得到應用,，具有廣闊的應用前景。
1. 漆酶的基本特性
1.1.漆酶的一般性質(zhì)
漆酶是一種含銅的演化還原酶,，酶的命名和分類號為EC 1.10.3.2,，學名應為對二酚∶二氧氧化還原酶，屬于氧化酶的藍銅家族,。它們廣泛地存在于自然界中,，植物中有，更是在幾乎所有的真菌中都有,。這一類酶最初發(fā)現(xiàn)于漆樹的樹脂中,，也因此得名。迄今,，在昆蟲和原核生物中,，都已經(jīng)鑒定到這一類型的酶。它們可以是分泌的酶,，也可以定位在細胞內(nèi),，因物種而異。
漆酶在不同的物種發(fā)揮不同的功能：在昆蟲中,，它們參與甲殼的硬化,；在植物中，參與細胞壁形成,，還與木質(zhì)素化和去木質(zhì)素有關,；在芽孢桿菌中，則是和抗紫外線的孢子組裝有關,；在一些植物致病性真菌利用這類酶免除植物抗毒素和鞣酸的作用,，因此，漆酶也可看成是許多真菌疾病的毒力因子,。
1.2.漆酶的催化機制
漆酶合適的底物分子是酚類,，以及芳香性和脂肪性的胺類。它們催化的過程是底物的單電子氧化,，生成相應的活性自由基,。酶分子中含有4個銅原子構成的簇作為催化核心（圖1a），實施氧化還原過程,。在催化核心中銅原子的相互作用引起了強烈的電子吸收,，產(chǎn)生了典型的藍色。圖1b為漆酶催化的循環(huán)過程,，1分子的氧被還原為2分子的水同時4個底物分子氧化產(chǎn)生4個自由基,，這些活性的中間物隨后轉(zhuǎn)變?yōu)槎垠w,、寡聚體和高聚物。
漆酶催化的反應可以因為其他分子存在與否而分為3種不同的模式,，見圖2,。最簡單的模式是，只有一種底物分子,，并不存在其它分子,，如圖2a 所示。在這樣的情況下,，酶直接催化底物的氧化,，完成整個反應。第二種情況是,，在酶和底物中存在著一個中介分子,，通過中介分子的氧化還原過程，進行電子的傳遞,，見圖2b,。。這種情況更常見,，因為有時需要氧化的分子太大,，無法與酶活性中心—銅簇接近，此時需要中介分子,，或者因為底物分子的氧化還原電位太高,，反應不能一次完成，此時也需要中介分子的幫助,。圖2c所示的情況最復雜,，在這種模式中，除了有中介分子外,，還需含有黃素作為輔基的脫氫酶介導電子的傳遞,。
2. 漆酶的應用
目前漆酶的應用大致分為2個方面：工業(yè)和化學反應。
2.1.漆酶的工業(yè)應用
根據(jù)漆酶的作用模式,，漆酶的應用也可相應地分為幾種不同的類型,。
漆酶的工業(yè)應用中的一個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,，因為后者是沉淀,，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,，因為漆酶不可能作為食品添加劑,，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，也引進了漆酶處理,，將靛藍氧化為靛紅（見圖4a）,。
2.2.漆酶在化學反應中的應用
除了漆酶在工業(yè)中巨大的應用前景外，目前也被用有機合成中,。其中一個很重要的方面是闡明漆酶的作用機制和開發(fā)新的中介分子,。
因為漆酶已超過地應用木質(zhì)素的去除，漆酶的應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)橥?。漆酶和可以將寡糖中的糖基C6的羥基氧化為羧基，如圖4d,。在這些有機合成中,，漆酶的催化機制可分為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；三是圖3h化合物催化的離子氧化反應,。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，相應的電位增大為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,。圖5a是一個底物（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則是兩個不同的分子可以被氧化交聯(lián),。其中一些反應的轉(zhuǎn)化率可達到30%~40%。
2.3.漆酶催化的最佳反應條件
漆酶的底物多數(shù)是溶解度很差的分子,，因此,，在選擇反應條件時，經(jīng)常需要使用有機溶劑或?qū)⑵崦腹潭ɑ?/p>
在催化雌二醇氧化反應中,，選用的兩相的體系,，水-乙酸乙酯。就這樣的體系而言,，優(yōu)點是酶在水中比較穩(wěn)定不易失活,，缺點是兩相反應，需經(jīng)過底物的分配,，速度慢,。如果選用和水能混合的有機溶劑，成為均相反應,，最大的問題是酶的穩(wěn)定性差,，酶活性降低。利用去垢劑構出的反相微團,，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，可以在有機溶劑中仍不使酶失活,。有趣的是,，在使用固定化酶時曾發(fā)現(xiàn)，有機溶劑四氫-2-萘醇可影響圖5d中2種產(chǎn)物的比例,，這似乎提示了有機溶劑影響了酶的特異性,。
總之，為了在化學工業(yè)和相關研究中能達到保護環(huán)境的綠色化目的時,，可以使用藍色的漆酶,。
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