[發明專利]一種增強酪氨酸酶催化降解苯酚污染物的新方法

無效

• 申請號: 201310419177.0
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN104445629A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 吳立冬;宋懌
• 申請（專利權）人: 中國水產科學研究院
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;B01J31/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及苯酚污染物的降解技術領域，具體涉及一種增強酪氨酸酶催化降解苯酚污染物的新方法。

背景技術：

苯酚是德國化學家龍格于1834年在煤焦油中發現的，故又名石炭酸(Carbolic?acid)，是最簡單的酚類有機物，一種弱酸。有特殊臭味，腐蝕性極強，其濃溶液對皮膚有強烈的刺激作用。并于二次世界大戰期間，苯酚亦用作納粹集中營中以處決囚犯。并且苯酚對皮膚和黏膜有強烈的腐蝕作用，可抑制中樞神經或損害肝、腎功能。苯酚急性中毒，即吸收高濃度苯酚蒸汽可導致頭痛、頭暈、乏力、視覺模糊、肺水腫等癥狀，出現急性腎功能衰竭。由于苯酚對環境和人體的毒性，美國國家環境保護局將其列為優控污染物。同時，苯酚是酚醛樹脂、減水劑、聚碳酸酯和雙酚A下游行業的中間體，與國內建筑行業、汽車行業、家電等終端市場相關，這些行業的發展，導致國產苯酚產量的增加(預計2013年能夠達到340萬噸)。過量生產的苯酚對水體和大氣造成污染，嚴重危害自然環境和人類健康，因此，研究水中苯酚的去除非常必要。

近些年，為進一步提高水中苯酚的去除效率，國內外學者在水中苯酚處理方面做了大量研究工作，并開發出多種處理方法。目前，主要是采用超聲波降解苯酚、臭氧氧化降解苯酚、沸石負載二氧化銻光催化降解苯酚等方法。雖然超聲波降解和沸石負載二氧化銻光催化降解等方法能夠取得較好的降解效率，但是需要外界提供光源、超聲波條件，具有一定的應用局限性。而室溫生物催化降解法具有操作更簡單，更環保的優點，已成為各國關注的最有發展前景的持久性有機污染物無害化處理技術之一。

發明內容：

本發明的目的是提供一種增強酪氨酸酶催化降解苯酚污染物的新方法，它容易制備、綠色環保、催化降解產物無污染，且經濟、高效。

為了解決背景技術所存在的問題，本發明是采用以下技術方案：它的催化降解方法步驟為：a、將酪氨酸酶與1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸離子液體按1：80的比例混合，得到二者混合溶液；

b、在二者混合溶液中加入高濃度的苯酚化合物溶液，間隔4分鐘進行一次240-360nm波長掃描；

c、在與a中相同濃度酪氨酸酶中加入高濃度的苯酚化合物溶液(濃度與b相同)，間隔4分鐘進行一次240-360nm波長掃描，做對照實驗；

d、對比1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸離子液體加入組和空白組實驗結果，得到鄰苯二酚生成速率，從而系統比較1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸離子液體對酪氨酸酶催化效率的影響。

本發明中氨基酸離子液體增強酪氨酸酶催化降解苯酚污染物的原理：氨基酸離子液體通過靜電吸引力、離子鍵合力等方式為酪氨酸酶提供一個生物相容性微環境，來保持酪氨酸酶生物活性和穩定性。酪氨酸酶具有加氧酶和脫氫酶兩種活性，能夠催化苯酚化合物選擇性的羥基化生成毒性較低的鄰苯二酚(兒茶酚，是水果及蔬菜中通常存在的有機酚，屬于植物鞣質成分)。

本發明添加1-3mg?mL^-11-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸離子液體到0.02-0.05mg?mL^-1酪氨酸酶(酶活力≥1000unit?mg^-1)溶液中，通過紫外可見方法系統比較了1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸離子液體對酪氨酸酶催化降解苯酚污染物的影響。

由于在紫外可見波長范圍(240-360nm)內，0.25mmol?L^-1苯酚溶液紫外吸收非常弱(可忽略)。而新生成的鄰苯二酚在275nm波長處，有較大紫外吸收峰；并且鄰苯二酚從無到有，靈敏度較高，因此選擇監控鄰苯二酚作為監測峰。從鄰苯二酚的生成速率間接反映苯酚的降解速率。

苯酚的降解速率是通過鄰苯二酚的生成速率間接計算得到的，可以用鄰苯二酚的生成速率評估1-乙基-3-甲基咪唑丙氨酸離子液體對酪氨酸酶催化效率的影響，并計算出催化效率的提高倍數。

酪氨酸酶催化降解苯酚的檢測過程分為以下幾個步驟：

本發明使用單位時間內鄰苯二酚吸收峰的增加量評價酪氨酸酶催化能力的大小：n為鄰苯二酚紫外吸收峰強度，即鄰苯二酚的吸光度值；m為初始狀態下鄰苯二酚紫外吸收峰強度，即苯酚剛加入酪氨酸酶溶液時鄰苯二酚的吸光度值(初始狀態沒有鄰苯二酚生成記為0)；t為苯酚與酪氨酸酶作用時間；w為酪氨酸酶催化生成鄰苯二酚速率值(即酪氨酸酶催化降解苯酚速率值)。酪氨酸酶催化降解苯酚速率值計算公式如下：

w=(n-m)/t