[發明專利]一種利用黃素酶降解2,4,6-三硝基甲苯的化學-生物混合方法

有效

• 申請號: 201910651016.1
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110279974B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 周陽;魏桐;楊治林
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: A62D3/02
• 分類號: A62D3/02;B09C1/10;C02F3/34;A62D101/45;C02F101/38
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 李潔

本發明公開了一種利用黃素酶降解2,4,6?三硝基甲苯的化學?生物混合方法，包括以下步驟：(1)將TNT進行化學修飾得到產物OH?TNT或H?TNT以達到增強TNT硝基負電荷的目的；(2)將得到的產物進行酶催化降解并對降解后的產物進行處理。該方法具有產物單一，無硝基還原產物，使苯環去芳香化，有望實現TNT開環降解等優勢。

技術領域

本發明涉及硝基芳香類化合物降解技術領域，具體涉及一種利用黃素酶降解2,4,6-三硝基甲苯的化學-生物混合方法。

背景技術

硝基芳香類化合物是一類同時具有芳香環和硝基官能團的化合物，被廣泛應用于染料、殺蟲劑、炸藥、農藥等軍事及民用領域。在化工產品的生產及使用過程中，大量的硝基芳香類物質被釋放到環境水體和土壤中，通過生物富集及食物鏈的傳遞，對微生物、植物、動物以及周圍的生態環境造成嚴重威脅。

TNT作為使用最廣泛的硝基芳香烴炸藥，具有撞擊感度低、起爆性能好、價格低廉等優點。但TNT同時也是一種有毒的污染物，當空氣中的TNT濃度為0.85mg·cm^-3時，即可導致血液中平均紅細胞容積增高，平均紅細胞血紅蛋白含量和平均紅細胞血紅蛋白濃度顯著降低。經過長期流行病學監測發現，長期接觸TNT可以導致中毒性白內重癥時可導致全血細胞減少，并引起白內障、中毒性肝炎、黃疸、再生障礙性貧血、神經損傷等毒性效應。

然而由于TNT的分子十分穩定對稱，難以通過常見的芳香類化合物的生物降解方法進行降解，即通過苯環羥基化加氧酶或苯環切割化加氧酶對苯環進行開環降解。目前報道的TNT酶催化降解途徑主要兩種，其一是硝基還原路徑，即通過將TNT苯環上的硝基還原為胺基來降解TNT，其二為麥森海默還原路徑，即通過對TNT芳香環上加氫生成麥森海默化合物實現對TNT的降解。然而，硝基還原路徑存在中間產物有毒、降解不徹底等問題；麥森海默還原路徑則被認為是一種有望通過質子化和水解等手段實現TNT開環降解的路徑。目前實驗僅發現三種可以通過麥森海默途徑降解TNT的純酶，分別為：X季戊四醇四硝基還原酶(PENTR)，異型生物質還原酶(XENBR)，N-乙基馬來酰亞胺還原酶(NEMR)。遺憾的是，實驗發現當以TNT為底物時，這三種酶在通過麥森海默途徑降解TNT的同時還會伴有多種高毒的硝基還原產物生成。大量高毒的硝基還原產物的生成不利于酶催化降解所依賴的蛋白表達菌株(如陰溝腸桿菌、熒光假單胞菌等)的生長，甚至具有毒害作用。

發明內容

為了克服上述技術缺陷，本發明提供了一種利用黃素酶降解2,4,6-三硝基甲苯(TNT)的化學-生物混合方法。該方法具有產物單一，無硝基還原產物，使苯環去芳香化，有望實現TNT開環降解等優勢。

為了達到上述技術效果，本發明提供了如下技術方案：

一種利用黃素酶降解2,4,6-三硝基甲苯的化學-生物混合方法，包括以下步驟：(1)將TNT進行化學修飾得到產物OH-TNT或H-TNT以達到增強TNT硝基負電荷的目的；(2)將得到的產物進行酶催化降解并對降解后的產物進行處理。

進一步的技術方案為，所述步驟(1)中H-TNT的制備方法具體為將TNT或含有TNT的混合物與硼氫化鈉溶解于去離子水中，手搖震蕩使體系充分混合，然后進行水浴加熱，使體系溫度維持在50℃進行水解反應，得到化學修飾的產物H-TNT，水解完成后加入酸性緩沖溶液，使體系PH保持在7，溫度保持在37℃。

進一步的技術方案為，所述步驟(1)中OH-TNT的制備方法具體為將TNT或含有TNT的混合物溶解于磷酸緩沖溶液中，保持溶液PH在11.7，手搖震蕩使體系充分混合，然后進行水浴加熱，使體系溫度維持在50度進行水解反應，得到化學修飾的產物OH-TNT，水解完成后加入酸性緩沖溶液，使體系PH保持在7，溫度保持在37℃。

進一步的技術方案為，所述磷酸緩沖溶液的制備方法為將磷酸二氫鉀和磷酸氫二鉀進行定量混合，然后加入NaOH使緩沖溶液在室溫下PH為11.7，加入適量的去離子水溶解，最后得到磷酸緩沖溶液。