[发明专利]一种利用木质素前体制备类腐殖酸的方法与应用

说明书

本发明属于应用真菌学、有机合成化学、环境修复学和植物生理学等交叉互融领域，涉及一种利用木质素前体制备类腐殖酸的方法与应用。具体而言，是以云芝漆酶作为绿色催化剂，以木质素前体(邻苯二酚、香草酸、没食子酸和阿魏酸)和双酚A作为共存底物，通过云芝漆酶启动木质素前体和双酚A的共价结合作用，实现水体中酚类污染物的简单、高效转化，同时生成分子量大、结构复杂、功能稳定的类腐殖酸产品。所产生的类腐殖酸产品完全消除了木质素前体和双酚A的生态毒性，甚至可用于刺激樱桃萝卜的生长发育。本发明符合绿色、低碳、节能、环保的设计理念，在处理水体酚类污染、制备类腐殖酸产品和提高农作物产量等方面的应用前景广阔。

技术领域

本发明属于应用真菌学、有机合成化学、环境修复学和植物生理学等交叉互融领域，涉及一种利用木质素前体制备类腐殖酸的方法与应用。

背景技术

双酚A(BPA)作为一种代表性的酚类污染物，对生物体具有内分泌干扰效应，已在全球范围内引发重要的环境和健康问题。例如，研究者在野生动物和人体血液中均检测到高浓度BPA。已证实，高剂量BPA可引发生物体生殖障碍，甚至死亡；低剂量BPA能长期干扰生物体的性别分化、生长发育、免疫系统和生理行为。人体摄入高剂量BPA诱发的健康风险包括内分泌失调、新陈代谢紊乱、性早熟、心血管疾病和癌症等。虽然，吸附、膜分离、化学氧化和微生物代谢等技术可用于去除水体中BPA；但是，这些方法存在转化效率低、降解不彻底、代谢周期长、操作工艺复杂等缺点。水体中残存的BPA可被生物吸收、积累并在食物链内传递，严重威胁野生物种和人群健康。因此，开发新型、高效的BPA处理工艺，有利于维护生态系统稳定和人群健康。

需强调，水生态系统中还存在大量高附加值的邻苯二酚(CT)、香草酸(VA)、没食子酸(GG)和阿魏酸(FA)等酚类单体，它们主要由木质素氧化腐解产生。这些小分子木质素前体和BPA等酚类化合物在长期、复杂的生物地球化学循环过程中，会被部分的氧化聚合成天然的超分子腐殖酸。天然腐殖化过程不仅消除了BPA等酚类单体对生态系统的负面影响，也有利于生成腐殖酸、促进自然界中有机碳循环和稳定。基于此，科学家试图模拟天然腐殖化过程和机理，通过类芬顿反应、水热法等途径加速酚类污染物和木质素单体的氧化聚合作用，不仅实现酚类污染物的去除和解毒，同时达到快速制备类腐殖酸产品的目的。尽管如此，这些腐殖化聚合技术尚存在诸多缺陷，如需要额外添加过氧化氢、反应条件复杂、合成产率低、能量损耗高等。如何构建一种全新的类腐殖酸生产工艺和技术，最大限度地提高酚类污染物去除和产品转化率至关重要。白腐真菌分泌的胞外漆酶(EC 1.10.3.2；一类含铜多酚氧化还原酶)普遍存在于自然界中，该类酶介导的腐殖化反应可有效地调控水体中酚类底物的单电子氧化和聚合，促进酚类污染物的解毒和类腐殖酸产品的形成，且具有操作流程简单、催化效率高、能量损耗低、绿色无污染等优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：如何提供一种利用木质素前体制备类腐殖酸产品的方法；如何通过木质素前体引发的酚自由基共价结合，高效转化水体中双酚A；如何采用木质素前体和双酚A共聚合产生的类腐殖酸产品，刺激樱桃萝卜生长发育。

本发明的技术方案为：一种利用木质素前体制备类腐殖酸产品的方法，该方法以云芝漆酶作为催化剂，以木质素前体和双酚A(BPA)作为共存底物，通过酶启动酚自由基共价结合途径，生成结构复杂、性能稳定的大分子类腐殖酸产品；所述木质素前体为邻苯二酚(CT)与香草酸(VA)、没食子酸(GG)或阿魏酸(FA)的任意混合。

一类类腐殖酸产品，由云芝漆酶催化木质素前体和双酚A(BPA)的C-C和/或C-O共价键合而生成，所述木质素前体为邻苯二酚(CT)与香草酸(VA)、没食子酸(GG)或阿魏酸(FA)的任意混合。合成的类腐殖酸产品为CT-VA-BPA共聚合颗粒物(H-LP-1)、CT-GG-BPA共聚合颗粒物(H-LP-2)、CT-FA-BPA共聚合颗粒物(H-LP-3)和CT-VA-GG-FA-BPA共聚合颗粒物(H-LP-4)。

上述所述的酚自由基共价结合途径在维持云芝漆酶催化活性和稳定性、实现BPA高效转化和去除中的应用。