人工合成有機鹵化物1,2,3-三氯丙烷(TCP)是近年來公認的一個地下水污染物,主要作為溶劑、土壤熏蒸劑前體及合成其他化合物的前體大量使用,截止2013年,TCP在全世界的生產數量已達每年50000噸,龐大的生產量造成諸多工業廢物排放到環境當中,威脅著人類健康。而傳統的物理化學方法的治理效果往往達不到要求,且容易造成二次污染。

       因此,應用生物降解該類化合物已成為國內外研究的熱點。微生物降解途徑中含有鹵代烷烴脫鹵酶、鹵醇脫鹵酶及環氧化物水解酶三種關鍵酶,游離狀態下的酶對環境變化十分敏感,易變性失活。本研究將采用交聯酶聚集體(CLEAs)固定化技術,將酶進行有效的固定,應用到環境污染物TCP降解途徑的構建中,并通過條件優化,提高TCP的降解效率。研究采用pBAD原核表達載體,通過條件優化,得到鹵代烷烴脫鹵酶、鹵醇脫鹵酶、環氧化物水解酶可溶性表達量分別為20%、50%、50%的高效表達體系,為實現應用CLEAs技術固定化酶奠定了基礎。在已有的CLEAs固定化技術的基礎之上,通過反應溫度、添加劑、沉淀劑、交聯劑、交聯時間等條件優化,最終得到固定化鹵代烷烴脫鹵酶及固定化鹵醇脫鹵酶達90%以上的酶活保留,固定化環氧化物水解酶達50%以上的酶活保留。

       通過對最優條件下固定化鹵醇脫鹵酶的性能研究表明,CLEAs技術固定化酶具有較好的熱穩定性、儲存穩定性、有機耐受性、可回收利用性,對底物催化也具有較高的對映體選擇性。因而該技術固定化酶具有較高的研究價值,可進一步應用于TCP多酶降解途徑的研究中。TCP多酶降解途徑中,對三種酶的添加順序、添加比例及添加量進行了優化研究。結果表明:按反應先后順序依次添加三種酶比同時添加得到的TCP的降解率高出14%以上;當添加三種酶比例為1:1:1時,得到的TCP降解效率最高;當添加酶的總質量為30 mg時,TCP的降解率最高,經過2h的反應,TCP降解效率可達到97%以上,并成功檢測到甘油的生成。固定化體系經過5次反復使用后,TCP的降解率仍然可達75%以上。綜上所述,本研究構建了一種基于多酶級聯策略的高效TCP降解途徑。

三氯丙烷    http://www.thefancyaffair.com/