一种用固定化漆酶/木质素类介体体系处理抗生素污染水体的方法，包括以下步骤：向含磺胺类和/或四环素类抗生素污染物的水体中，加入磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶，同时添加一种木质素类介体或木质素类介体组合，在常温下静置反应0.1-3小时，完成催化降解，污水中抗生素污染物均可有效去除。本发明专利技术利用木质素类物质作为固定化漆酶催化体系的介体，促进污水中抗生素的酶解，处理工艺简单、成本低、污染物去除率高。
【技术实现步骤摘要】
固定化漆酶及木质素类介体处理抗生素污染水体的方法
本专利技术属于生物化学领域，具体涉及一种含有固定化酶和反应介体的催化体系在去除抗生素污染中的应用。
技术介绍
随着抗生素在农畜渔牧业生产中的大量使用，环境中抗生素残留日益增多，水体中残留的抗生素具有较高的毒性和稳定性，少量进入环境即可危害到生态系统的健康和人类社会的可持续发展，且难以通过自净作用在环境中去除。因此，研究开发高效、经济的残留抗生素处理新技术成为全世界环保工作者关心的热点。生物降解技术，尤其是生物催化技术，作为一种新兴的处理方法，具有能耗低、易操作、降解效率高等优点，是一项前景广阔的处理技术。漆酶(laccase，E.C.I.10.3.2)是一种含铜的多酚氧化酶，具有宽泛的底物专一性，能够催化多种酚类、胺类、芳香类及杂环类化合物的氧化，同时伴随一步四电子反应，环境友好型地将氧分子还原成水。目前，漆酶在环境治理、分析检测、生物传感和有机合成等领域得到广泛的研究和应用。在高效介体存在的条件下，漆酶还可以氧化非酚型物质，扩大了漆酶的应用范围。然而，在众多的高效介体中，多数介体为人工合成，价格昂贵且存在潜在的环境毒性，寻找高效、价格低廉、源于天然物质、环境友好的人工介体替代物，将有助于扩展漆酶在水体污染物去除中的应用。此外，在漆酶降解污水中有机污染物时，存在易失活、回收难以及无法连续使用等问题，限制了其在实际中的使用。将漆酶进行固定化的技术是解决这些问题的有效措施之一。磁性纳米材料不仅具有高比表面积及良好的分散性，而且具有顺磁性。采用磁性纳米为载体固定化漆酶能够明显提高漆酶的稳定性、重复利用率及漆酶的分子空间自由度，降低内扩散阻力，在含抗生素污水处理领域中具有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一个可用于水体中抗生素污染物降解的固定化漆酶/木质素类介体催化体系。本专利技术的另一目的是提供多种可以作为漆酶催化抗生素污染物降解的木质素类介体或组合。本专利技术的另一目的是提供一种可用于抗生素降解的磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶的制备方法。实现本专利技术上述目的的技术方案为：一种用固定化漆酶/木质素类介体体系处理抗生素污染水体的方法，所述抗生素为磺胺类抗生素和/或四环素类抗生素；所述方法是向含有所述抗生素污染物的污水中，加入磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶，同时添加木质素类介体，在常温下静置反应0.1-3小时，完成催化降解。其中，所述木质素类介体为紫丁香基木质素单体衍生物和/或愈创木基木质素单体衍生物，所述紫丁香基木质素单体衍生物选自丁香醛、丁香酸、芥子酸和乙酰丁香酮中的一种或多种，所述愈创木基木质素单体衍生物选自香草醛、香草酸、阿魏酸或乙酰香兰酮中的一种或多种，每升污水中木质素类介体的添加量为0.1-5mmol。优选地，所述木质素类介体为一种紫丁香基木质素单体衍生物和一种愈创木基木质素单体衍生物的组合，每升污水中的添加量分别为0.1-1mmol和0.1-1mmol。其中，所述磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶添加量为0.1-3g/L污水。具体地，磺胺类抗生素包括磺胺嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺甲恶唑中的一种或多种；四环素类抗生素包括土霉素、四环素和金霉素中的一种或多种。通常，水体中造成污染的抗生素浓度为0.03-3g/L。优选的，所述磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶制备方法包括以下步骤：(1)制备表面氨基功能化的磁性纳米四氧化三铁颗粒：将聚乙二醇、氯化铁、氯化亚铁混合，通入氮气并加热至70-90℃，调整混合物的pH值至10-11，搅拌反应半小时，冷却至室温，离心分离，所得沉淀为聚乙二醇包裹的四氧化三铁；将沉淀用乙醇超声分散，通入氮气，加入硅烷偶联剂，在30-50℃下，搅拌反应20-30小时，磁性分离，固相为氨基功能化的磁性纳米四氧化三铁颗粒；(2)将氨基功能化的磁性纳米四氧化三铁颗粒加入到pH＝7-9的戊二醛溶液中，20-40℃搅拌反应活化3-5小时，洗去未反应的戊二醛。再将活化磁性纳米颗粒加入到pH值为3-7的0.1-1mg/mL的漆酶溶液中，20-40℃下搅拌反应24-48小时，磁性分离，洗去未固定的漆酶蛋白，收集固相为磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶。采用本专利技术的方法，每克固定化漆酶的活性达200-500U。其中优选地，在反应过程中进行搅拌，搅拌的速度为200-1000rpm。其中，步骤(1)中，所述的氯化铁与氯化亚铁的摩尔比为1.7-1.8:1，硅烷偶联剂与磁性纳米颗粒的摩尔比为3-5:1，聚乙二醇的用量为40-60g/L。其中，步骤(1)中，所述的聚乙二醇的聚合度为4000，加入氨水调整混合物pH值，氨水的浓度为20-30％(v/v)，硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷。其中，步骤(2)中，所述的磁性纳米颗粒的浓度为10mg/mL，戊二醛的浓度为3-5％。优选的，所述的漆酶来自于灵芝、杂色云芝或平菇。本专利技术的有益效果在于：⑴本专利技术的催化降解水体中抗生素污染物的方法，利用固定化漆酶/木质素类介体体系处理污水，木质素类介体可以促进固定化漆酶的催化，快速除去水体中的磺胺类和四环素类抗生素污染物。⑵本专利技术利用磁性纳米四氧化三铁颗粒作为漆酶固定化载体，具有较高的载酶量和稳定性，易回收和重复利用，处理工艺简单、成本低。具体实施方式为了便于理解，以下将通过具体的实施例对本专利技术的进行详细的描述。实施例1磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶的制备将氯化铁和氯化亚铁按照1.75：1的摩尔比加入到圆底烧瓶中，通入氮气除氧，加入浓度为50g/L的聚乙二醇4000，加热至80℃，向混合物中加入氨水(28％，v/v)调整pH值至10-11，800rpm搅拌，反应半小时，冷却至室温，离心分离，所得沉淀为聚乙二醇4000包裹的四氧化三铁。将沉淀用乙醇超声分散，通入氮气，加入硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷，硅烷偶联剂与磁性纳米颗粒的摩尔比为4:1，40℃，200rpm转速搅拌下反应20小时，磁性分离，固相为氨基功能化的磁性纳米四氧化三铁颗粒。经X射线衍射分析平均粒径为12nm。将氨基功能化的磁性纳米颗粒加入pH＝8的戊二醛溶液，磁性纳米颗粒浓度10mg/mL，戊二醛浓度为4％(v/v，30℃下200rpm转速搅拌下活化反应4小时，磁性分离，洗去未反应的戊二醛。再将活化磁性纳米颗粒加入到pH值为7的0.3mg/mL的灵芝漆酶(该菌采自湖北省神农架自然保护区，经分离纯化后于4℃、土豆斜面培养基保存)溶液中，30℃，200rpm反应24小时，磁性分离，洗去未固定的漆酶蛋白，收集固相为磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶，每克固定化漆酶活性为400U。同样的制备方法，漆酶为杂色云芝漆酶或平菇漆酶，制得磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化的漆酶。实施例2固定化灵芝漆酶/木质素类介体体系去除水体中磺胺类污染物在l00mL、分别含有浓度为50mg/L的磺胺嘧啶、浓度为50mg/L的磺胺二甲嘧啶、浓度为50mg/L的磺胺二甲氧嘧啶或浓度为50mg/L的磺胺甲恶唑的水体中，加入1g磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化灵芝漆酶(实施例1制备)，并加入1mmol/L紫丁香基木质素单体衍生物：丁香酸，在室温下静置反应1h。未加入丁香酸时漆酶不降解磺胺类本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用固定化漆酶/木质素类介体体系处理抗生素污染水体的方法，所述抗生素为磺胺类抗生素和/或四环素类抗生素；所述方法是向含有所述抗生素污染物的污水中，加入磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶，同时添加木质素类介体，在常温下静置反应0.1‑3小时，完成催化降解。
【技术特征摘要】
1.一种用固定化漆酶/木质素类介体体系处理抗生素污染水体的方法，所述抗生素为四环素类抗生素或磺胺类抗生素和四环素类抗生素的组合；所述方法是向含有所述抗生素污染物的污水中，加入磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶，每升污水中磁性纳米颗粒固定化漆酶的添加量为0.1-3g；同时添加木质素类介体，在常温下静置反应0.1-3小时，完成催化降解；其中，所述磁性纳米四氧化三铁颗粒固定化漆酶制备方法包括以下步骤：(1)制备表面氨基功能化的磁性纳米四氧化三铁颗粒：将聚乙二醇、氯化铁、氯化亚铁混合，通入氮气并加热至70-90℃，调整混合物的pH值至10-11，搅拌反应半小时，冷却至室温，离心分离，所得沉淀为聚乙二醇包裹的四氧化三铁；将沉淀用乙醇超声分散，通入氮气，加入硅烷偶联剂，在30-50℃下，搅拌反应20-30小时，磁性分离，所得固相为氨基功能化的磁性纳米四氧化三铁颗粒；其中，氯化铁与氯化亚铁的摩尔比为1.7-1.8:1，硅烷偶联剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：余洪波，张晓昱，史黎黎，马富英，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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