随着现代工业发展，酚类化合物广泛存在于冶金、农药和染料制造、化学有机合成和制药等工业排放的废水中。这些物质具有高生物毒性和致病性等特点，对生态环境和生物体健康造成很大干扰。固定化漆酶能有效去除酚类化合物，且不产生其他有毒副产物，被看作是一种绿色环保的催化剂。然而，在实际应用中，选择合适的载体材料用于漆酶固定化有效提高其稳定性和生物去除能力仍是一项挑战。

近日，北京林业大学崔宝凯教授和司静教授团队在期刊《Chemical Engineering Journal》上，发表了最新研究成果“A green biocatalyst fabricated by fungal laccase immobilized onto Fe3O4@polyaniline-chitosan nanofibrous composites for the removal of phenolic compounds”。研究者从野生灵芝Ganoderma lingzhi中成功分离纯化得到游离漆酶Gllacc-II。通过静电纺丝工艺制备了Fe₃O₄磁性聚苯胺壳聚糖纳米纤维复合粒子Fe₃O₄@PANI-Chit，以戊二醛为交联剂制备出固定化漆酶Fe₃O₄@PANI-Chit-Gllacc-II。与游离漆酶相比，固定化漆酶Fe₃O₄@PANI-Chit-Gllacc-II表现出更强的稳定性和对苯酚、4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚更高的去除效率。

图1  野生灵芝漆酶Gllacc-II的纯化、固定化及其对酚类化合物的生物去除

通过对野生灵芝G. lingzhi发酵培养，采用盐沉淀、阴离子交换柱层析和葡聚糖凝胶柱层析，成功从中分离纯化得到一种新的单体漆酶蛋白Gllacc-II，测得其分子量为51kDa，比活力为25.712U/mg，纯化倍数为26.452，活性回收率为73.39%。对酶学性质表征结果发现，Gllacc-II的最适pH为7，最适温度为50℃，对金属离子、蛋白质抑制剂、表面活性剂和有机溶剂具有显著的耐受能力。

图2  野生灵芝漆酶Gllacc-II的具体固定化流程

运用静电纺丝工艺制备Fe₃O₄磁性聚苯胺壳聚糖纳米纤维复合粒子以提高该催化体系的稳定性和回收利用能力。通过戊二醛作为交联剂将Gllacc-II固定在Fe₃O₄@PANI-Chit上，最终测得Fe₃O₄@PANI-Chit-Gllacc-II的固定化效率为87.475%，保留活性为84.607%。凭借SEM、XRD、FITR、XPS、VSM、TGA、水接触角等表征技术证实Gllacc-II已成功固定于Fe3O4@PANI-Chit。

图3  pH、温度和时间对固定化漆酶Fe₃O₄@PANI-Chit-Gllacc-II去除酚类化合物的影响

进一步验证发现，固定化漆酶Fe₃O₄@PANI-Chit-Gllacc-II在更大范围的pH和温度对酚类化合物的去除效果显著提升，其中在pH 7.0和50℃条件下，Fe₃O₄4@PANI-Chit-Gllacc-II在24h内对苯酚、4-氯酚、2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚的去除率分别提高到95.97%、80.71%、96.75%和97.33%，而Gllacc-II对各酚类化合物的去除率为55.97%、53.62%、56.09%和63.34%。

图4  固定化漆酶Fe₃O₄@PANI-Chit-Gllacc-II对酚类化合物的降解机制（a）和毒性变化（b）

通过鉴定反应产物揭示了固定化漆酶Fe₃O₄@PANI-Chit-Gllacc-II对酚类化合物的去除机制（图4a），其途径主要包括脱氢、活性自由基中间体和低聚物/聚合物的形成、自偶联、脱卤和开环反应，获得更易分离和降解的中间产物。进一步检测反应产物的毒性变化，发现与固定化漆酶Fe₃O₄@PANI-Chit-Gllacc-II反应后，中间产物的毒性相较于母体化合物得到显著下降（图4b）。

图5  漆酶的贮藏稳定性和重复利用性

此外，制备的固定化漆酶Fe₃O₄@PANI-Chit-Gllacc-II表现出良好的贮藏稳定性和重复利用性，在贮藏30天和循环使用14次之后活性仍能保留66.59%和60.01%，可大大降低催化体系运行成本。

综上，固定化漆酶Fe₃O₄@PANI-Chit-Gllacc-II的优良特性表明其在工业和环境应用方面具有巨大潜力。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.160486

人物简介：

崔宝凯，北京林业大学生态与自然保护学院微生物生态学科教授、博士生导师，林木资源高效生产全国重点实验室PI，中央高校优秀青年团队负责人，获国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金、中国青年科技奖、国家林草局全国林草科技创新领军人才、教育部新世纪优秀人才、北京市高等学校青年英才、北林学者领军人才、亚洲菌物学会亚洲青年菌物学家奖、中国菌物学会戴芳澜优秀青年奖。多次入选爱思唯尔中国高被引学者、全球顶尖科学家榜单。

司静，北京林业大学生态与自然保护学院微生物生态学科教授、博士生导师，国家级高层次人才支持计划、北京市科技新星计划、“北林学者”杰出青年人才支持计划入选者。