漆酶及LMS体系的催化氧化机理

漆酶是单电子氧化还原酶,它催化不同类型底物氧化反应的机理,主要表现在底物自由基的生成和四个铜离子的协同作用[12]。漆酶催化酚或芳胺类底物氧化时,首先是底物向漆酶转移一个电子,生成自由基中间体;之后是一系列不均衡的非酶反应,如自由基氧化成醌,发生键的断裂和形成。漆酶获得四个电子之后成还原态,在O2存在条件下,还原态漆酶被氧化,O2被还原成水[12,5]。漆酶的氧化还原电势较低,对一些非酚型物质的催化氧化作用并不明显,因此,通常需要加入小分子的介体物质,形成漆酶/介体体系(LMS)。介体在反应中起到传递电子的作用,其在漆酶的氧化作用下失去电子,形成具有强氧化活性的中间体Medox,由于其自身体积小,所以可以扩散到原来不能接触到漆酶的底物,从而将其氧化[11]。漆酶及漆酶/介体体系催化底物的氧化还原循环如图1所示:

目前,天然及合成的介体物质有100多种,其中最常用的介体是2,2-连氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)(ABTS)和1-羟基苯并三唑(HBT)等,其结构式如下:

各种来源的漆酶都可以快速地将ABTS氧化成ABTS+中间体,进而氧化底物;而HBT则在漆酶的作用下被氧化成具有氧化活性的自由基中间体R—NO·[11,9]。