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磁性Fe_3O_4/SiO_2载体表面的氨基修饰和漆酶固定化研究

作　者: 魏冬雪
导　师: 王红霞
学　校: 哈尔滨师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 固定化漆酶 Fe3O4/SiO2 表面氨基修饰 降解普施安
分类号: Q814
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 104次
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内容摘要


漆酶是一种多铜蛋白,具有较强的氧化能力,可以氧化降解酚类、芳香胺类、多环芳烃及对应的衍生物等多种难降解的有机污染物。因此,漆酶在工业有机污水的治理方面具有重要应用价值。相对于游离漆酶,固定化漆酶在酶的回收、重复利用和稳定性的改善方面具有很大优势。目前已经有很多载体,如活性炭、二氧化硅、聚苯乙烯微球、壳聚糖等,在漆酶的固定化方面得到了很好的应用。磁性材料是一种新型的漆酶固定化材料,通过外磁场就可实现漆酶与体系的快速分离,操作程序简单,操作成本低廉,有很好的应用开发前景。为此,人们将磁性材料Fe3O4等引入固定化载体,并通过共价-偶联的方法进行漆酶的固定化研究。本文以超顺磁性Fe3O4/SiO2纳米粒子为载体担载游离漆酶,以期实现漆酶的稳定固载和快速分离。磁性Fe3O4/SiO2载体表面的功能基团是羟基,为了与游离漆酶稳定键合,需要将载体进行氨基修饰,使其表面含有功能基团氨基。在进行氨基修饰的过程中,氨基修饰的条件和氨基数量影响着漆酶的固定化和酶活回收率。在已报道的文献中多采用甲苯,甘油等有机溶剂并在高温条件下进行,我们试图在较温和条件下实现磁性载体的氨基修饰,采用乙醇/水体系在室温条件下对载体表面进行氨基修饰,考察了APTES的用量和反应温度对固载后酶活回收率的影响,从而优化氨基修饰条件,然后以戊二醛为交联剂进行漆酶的固定化,探索了固定化漆酶的最适条件,并进行了酶学性质和催化性能的研究。通过透射电子显微镜（TEM）、红外吸收光谱（FTIR）和紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）等手段对固载前后的样品进行表征。结果表明,在较温和条件下实现了对磁性载体的氨基修饰,漆酶在磁性Fe3O4/SiO2载体上成功固载,具有较高的操作稳定性,最佳固载条件为:磁性Fe3O4/SiO2载体100 mg,戊二醛浓度为2.5 %,固定化时间确定为10 h,初始漆酶浓度为0.6 mg/ml时,酶活回收率力最大55.2 %。漆酶固载前后反应最适pH和最适温度没有发生变化,固定化漆酶具有良好的操作稳定性,且固载后的漆酶能够降解普施安偶氮染料,20℃反应2 h的脱色率为54.7 %,加入介体ABTS后,脱色时间缩短为30 min,脱色率达到84 %,说明ABTS对漆酶降解普施安染料有明显的促进作用。

全文目录


摘要  10-11
Abstract  11-13
第1章 绪论  13-28
  1.1 漆酶的研究进展  13-18
    1.1.1 漆酶的结构和性质  13-14
    1.1.2 漆酶的催化机理  14-15
    1.1.3 漆酶的应用  15-18
  1.2 酶的固定化研究  18-26
    1.2.1 漆酶固定化的意义  19
    1.2.2 固定化载体的选择  19-22
    1.2.3 酶的固定化方法  22-24
    1.2.4 漆酶在Fe_3O_4/SiO_2 载体上的固定化  24-26
  1.3 本课题的研究目的，意义和研究内容  26-27
    1.3.1 本课题的研究目的，意义  26
    1.3.2 本课题的主要研究内容  26-27
    1.3.3 本课题的创新性  27
  1.4 课题来源  27-28
第2章 实验部分  28-35
  2.1 实验仪器和主要试剂  28-29
    2.1.1 实验仪器  28
    2.1.2 主要试剂  28-29
  2.2 样品的制备  29-30
    2.2.1 超顺磁性Fe_3O_4/SiO_2 载体的制备  29-30
    2.2.2 固定化漆酶的制备  30
  2.3 漆酶含量和酶活的测定  30-32
    2.3.1 漆酶含量的测定  30-31
    2.3.2 漆酶酶活的测定  31-32
  2.4 漆酶酶学性质的测定  32
  2.5 固定化漆酶的催化性能评价  32-34
    2.5.1 有机污染物的选择及标准曲线的确定  32-34
  2.6 表征方法和仪器  34-35
    2.6.1 傅立叶光谱分析（FTIR）  34
    2.6.2 紫外-可见光谱分析（UV-ViS）  34
    2.6.3 扫描电镜分析（SEM）  34
    2.6.4 透射电镜分析（TEM）  34
    2.6.5 热重分析（TG-DTA）  34-35
第3章 漆酶在Fe_3O_4/SiO_2载体上固定化条件的探索  35-46
  3.1 氨基修饰条件的考察  35-38
    3.1.1 APTES 用量及温度的考察  35-36
    3.1.2 结果与讨论  36-38
  3.2 固定化漆酶条件的优化  38-41
    3.2.1 固定化条件的考察  38-39
    3.2.2 结果与讨论  39-41
  3.3 固定化漆酶的表征  41-45
    3.3.1 Fe_3O_4/SiO_2-laccase 的磁响应测试  41-42
    3.3.2 固定化漆酶的TEM 分析  42
    3.3.3 固定化漆酶的红外光谱分析  42-43
    3.3.4 固定化漆酶的紫外—可见吸收光谱分析  43-44
    3.3.5 固定化漆酶的热重分析  44-45
  3.4 本章小结  45-46
第4章 固定化漆酶的酶学性质和催化性能研究  46-54
  4.1 酶学性质研究  46-47
    4.1.1 最适pH 值和温度的考察  46-47
    4.1.2 热稳定性和操作稳定性的考察  47
  4.2 结果与讨论  47-50
    4.2.1 pH 值对固定化漆酶与游离漆酶活力的影响  47-48
    4.2.2 温度对固定化漆酶与游离漆酶活力的影响  48-49
    4.2.3 热稳定性  49
    4.2.4 操作稳定性  49-50
  4.3 固定化漆酶降解普施安染料  50-51
    4.3.1 pH 值和温度对降解普施安染料脱色率的影响  50-51
    4.3.2 ABTS 投加量对降解普施安染料脱色率的影响  51
  4.4 结果与讨论  51-53
    4.4.1 pH 值对降解普施安染料脱色率的影响  51-52
    4.4.2 温度对降解普施安染料脱色率的影响  52-53
    4.4.3 介体 ABTS 的投加量对降解效果的影响  53
  4.5 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-63
攻读学位期间发表的学术论文  63-65
致谢  65

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中图分类: > 生物科学 > 生物工程学（生物技术） > 酶工程
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