葡萄籽衍生水热炭与生物炭固定化漆酶：高效降解废水中药物活性成分的可持续生物催化剂

针对药物活性成分(PhAC)在水体中的持续污染问题，研究人员创新性地将Lentinus sajor-caju漆酶共价固定于葡萄籽生物炭(GS-BC)和水热炭(GS-HC)，构建了GS-HC-Lac与GS-BC-Lac生物催化剂。实验证实其对乙酰氨基酚(APAP)在30分钟内完全降解，磺胺甲恶唑(SMX)降解效率可保持8次循环，在真实废水中仍表现稳定，为工业级环境修复提供了新方案。

　　

随着镇痛药、抗生素等药物活性成分(PhAC)在水体中的持续检出，环境修复面临严峻挑战。常规污水处理厂对这类物质的去除效率有限，而游离漆酶存在稳定性差、回收困难等缺陷。葡萄牙LABBELS生物技术实验室（Associate Laboratory in Biotechnology, Bioengineering and Microelectromechanical Systems）的研究团队创新性地利用酿酒副产品葡萄籽，通过热解法制备生物炭(GS-BC)和水热碳化法制备水热炭(GS-HC)，并首次实现Lentinus sajor-caju漆酶在两种碳材料上的共价固定。

研究采用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)验证固定化效果，以丁香醛(SYR)为氧化还原介体，系统评估了固定化漆酶对乙酰氨基酚(APAP)、磺胺甲恶唑(SMX)和四环素(TC)的降解效能。相关成果发表在《Journal of Environmental Chemical Engineering》，为工业级废水处理提供了新思路。

关键技术包括：1）葡萄籽生物炭/水热炭的制备与表征；2）APTES-GA交联法共价固定漆酶；3）SYR介导的酶催化降解体系优化；4）真实废水基质中的稳定性测试；5）降解产物质谱分析与路径推测。

【材料表征】SEM显示GS-HC保留更多木质素结构，XPS证实硅烷基团成功修饰。固定化酶在pH5.0、30℃时活性最高，30天后仍保留90%活性。

【降解效能】GS-HC-Lac对APAP的降解速率显著优于GS-BC-Lac（30分钟vs 90分钟），SMX在30分钟内完全降解，TC因结构复杂需5小时。

【实际应用】在真实废水中，SMX经8次循环仍保持80%以上降解率，证明体系抗干扰能力强。

【机制解析】提出SMX通过磺胺键断裂和羟基化反应路径，TC经历脱甲基化和环开裂等转化。

该研究首次证实水热炭作为漆酶载体的优越性，其大孔结构和丰富官能团有利于酶-底物接触。相比传统吸附法，共价固定策略使酶负载量提升3倍，为抗生素耐药性等环境问题提供了可持续解决方案。团队特别指出，未研磨的原始碳材料直接应用，既简化工艺又降低能耗，具备工业化放大潜力。未来可拓展至其他酚类污染物的协同降解研究。