Екологія/6 Екологічний моніторинг

Карєвіна В.В.

Національний університет харчових технологій

Перспективи використання лакази для знебарвлення барвників

Близько 10000 різних барвників та пігментів виробляються в світі щорічно і широко використовуються в фарбувальній та поліграфічній галузях промисловості. Загальне світове виробництво барвників становить 800000 тонн за рік, і принаймні 10% з використаних фарбників потрапляє в навколишнє середовище в якості відходів. Більшість барвників стабільні до дії світла, температури та мікробних метаболітів, що робить їх стійкими. Ці стоки з барвниками дуже токсичні і характеризуються високими показниками хімічного споживання кисню (ХСК)/біохімічного споживання кисню (БСК), завислих частинок та інтенсивністю кольору [3].

Фізичні та хімічні методи, такі як адсорбція, коагуляція-флокуляція, окиснення, фільтрація та електрохімічні методи можна використовувати для видалення кольору зі стоків. Ці методи достатньо коштовні та мають експлуатаційні труднощі. Отже,  існує необхідність розробити практичний спосіб біологічного очищення стічних вод з барвниками, який може використовуватися для широкого спектру відходів [3].

Анаеробні бактерії зменшують вміст азотних барвників (що містять велику кількість синтетичних барвників) здійснюють знебарвлення, повне розкладання ароматичних амінів, що зазвичай є більш токсичними за вихідні сполуки. Деградація барвників аеробами у хемостаті була обмежена одним барвником. Оскільки стоки містять багато барвників одночасно, здатність знебарвлювати лише один не вказує на придатність організму для знебарвлення цілої системи. Біознебарвлююча система повинна мати високу активність щодо великої кількості барвників. Лігнінолітичні гриби показали високий потенціал щодо деградації великої кількості барвників [2].

Гриби білої гнилі – найбільш ефективні лігнолітичні організми [1], що здатні розкладати різні типи барвників, таких як азотні, гетероциклічні та полімерні. Знебарвлення барвників грибами білої гнилі вперше продемонстрували Глен та Голд у 1983р., під час розробки методу для виміру лігнолітичної активності Phanerochaete chrysosporium, який базувався на знебарвленні сульфатних полімерних барвників. Гриби білої гнилі дають значні переваги для компостування складних сполук [3]. Лігнолітичні ферменти, що продукуються грибами білої гнилі, субстрат-неспецифічні, і тому вони можуть розкладати широкий спектр складних сполук. Оскільки ферменти позаклітинні, ліміт дифузії субстрату в клітину, як це буває в бактерій, не спостерігається. Ці організми не вимагають попередньої підготовки забруднювачів, так як виділення ферменту залежить від наявності в середовищі джерел карбону та азоту, а не від самих забрудників. Крім того, екзоферменти грибів білої гнилі допомагають їм виживати за умов високої концентрації забрудників [1]. Це привело до вивчень методів знебарвлення барвників грибами білої гнилі, що мають лігнінмодифікуючі ферменти. Здатність грибів білої гнилі розкладати різні види барвників позаклітинними обумовлена наявністю неспецифічних ферментних систем, що складаються з лакази, лігнін пероксидази та марганець пероксидази. Лаказа каталізує окиснення як фенольних, так і не фенольних сполук, і таким чином можна мінералізувати широкий спектр синтетичних барвників. Цей неспецифічний механізм лакази робить її універсальним біокаталізатором для таких процесів, як біоваріння деревини, біовідбілювання та очистка промислових стічних вод. Зв’язку з жорсткими вимогами екології текстильна промисловість прагне розвивати ефективні засоби для відновлення стічних вод. Використання процесів, основою яких є використання ферменту лакази, збільшується у зв’язку з потенціалом ферменту деградувати барвники різноманітної структури. Тому на даний час потрібно знайти оптимальні умови для видалення барвників препаратами а основі лакази [3].

Література:

1. Шлеев С.В. Спектральное и электрохимическое изучение лаказ базидиальных грибов/С.В. Шлеев, Е.А. Зайцева, Е.С. Горошина и др. // Вестник Московского университета. Серия 2. Химия. – 2003. –Т44, №1.-с. 35-39.

2. H. Zouari-Mechichi, T. Mechichi, A.. Dhouib , S.Sayadi, A. T. Martınez , M. J.Martınez. Laccase purification and characterization from Trametes trogii isolated in Tunisia: decolorization of textile dyes by the purified enzyme// Enzyme and Microbal Technology – 2006.- №29.-141-148pp.

3. V. Madhavi, S.S. Lele. Laccase: properties and applications//BioResource – 2009.-4(4).-1694-1717pp.