利用组装方法制备木瓜蛋白酶—无机杂化纳米材料

发布时间：2017-08-19 04:13

  本文关键词：利用组装方法制备木瓜蛋白酶—无机杂化纳米材料

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【摘要】：固定化技术使酶的稳定性、储存性及循环利用性得到了提高,被广泛的应用到化学合成中。大多数的固定化方法虽然可以提高酶的稳定性,但是固定化后的酶存在以下缺点:产生传质阻碍,由于合成条件剧烈使酶失活,酶的空间结构发生变化等。近几十年,成功利用了纳米/微米材料对酶进行固定化,使得酶的稳定性、活性和储存性都得到了改善。已经研制合成出的纳米材料主要有纳米颗粒、纳米管、纳米纤维、纳米复合材料和多孔材料等。这些材料由于具有大的比表面积成为了酶固定化的良好载体。本课题利用生物酶和无机金属盐通过组装的方法合成了一种具有多级花状结构的新型纳米材料。通过傅里叶变换红外光谱仪、X-射线衍射仪和能量色散X射线光谱仪确定了酶-无机杂化纳米花的组成和结构,这种具有多级结构的纳米材料主要以木瓜蛋白酶为有机成分,三水合磷酸铜为无机成分。通过改变纳米花的制备条件,包括温度、pH值,研究各条件对纳米花形貌结构的影响。本文采用700 oC煅烧的方法除去纳米花的有机成分,通过重量的变化准确地计算出纳米花中酶的实际含量,用作计算纳米花的酶活力。以BAEE为底物,对纳米花进行酶活力测定。结合纳米花的形貌特征,研究各因素对纳米花酶活力的影响。实验结果表明,随着时间的变化纳米花逐渐生长,先以木瓜蛋白酶-三水合磷酸铜复合物为骨架,随着复合物进一步的聚集,在72 h时,形成多级纳米花型结构。改变缓冲溶液的p H值,纳米花的形貌结构有明显的变化。当初始酶浓度为0.25mg/m L时,随着缓冲溶液pH从6.0增加到9.0,纳米花的结构从致密球状变化到疏松花朵状。当缓冲溶液p H为9.0,初始酶浓度为0.25 mg/mL时,制备得到的纳米花酶活力最高,达到13273 U/mg,与游离酶183 U/mg相比,提高到~7253%。此外,对纳米花进行动力学研究,结果表明纳米花与游离酶相比表现出极高的催化效率。纳米花经过6次反应后,酶活力明显下降,仅为1366 U/mg,但与游离酶相比,活性仍然相对较高。经过对反应后的纳米花进行SEM测定,发现纳米花的花瓣受到一定程度的损坏,这进一步证明了纳米花形貌结构的完整性对其酶活力有重要的影响。
【关键词】：纳米花 多级结构 固定化酶 木瓜蛋白酶
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q814;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 传统的酶固定化方法11-14
• 1.1.1 包埋法11-12
• 1.1.2 吸附法12
• 1.1.3 共价结合法12-13
• 1.1.4 交联法13
• 1.1.5 固定化酶的性质13
• 1.1.6 固定化酶的应用现状13-14
• 1.2 纳米材料及其制备14
• 1.2.1 纳米材料14
• 1.2.2 纳米材料的制备方法14
• 1.3 酶的纳米级固定化14-18
• 1.3.1 酶的纳米级固定化14-18
• 1.3.1.1 纳米颗粒15
• 1.3.1.2 碳纳米管15-16
• 1.3.1.3 纳米纤维16-17
• 1.3.1.4 纳米纤维膜17-18
• 1.3.2 新型有机-无机杂化纳米花的合成研究18
• 1.4 纳米级固定化酶的应用与展望18-19
• 1.5 木瓜蛋白酶19-20
• 1.6 本论文的研究意义与内容20-22
• 第二章 酶-无机杂化纳米花的合成与表征22-41
• 2.1 前言22
• 2.2 实验材料22-23
• 2.2.1 原料22
• 2.2.2 仪器22-23
• 2.2.3 试剂23
• 2.2.4 缓冲液的配制23
• 2.3 实验方法23-27
• 2.3.1 酶-无机杂化纳米花的合成23-24
• 2.3.2 酶-无机杂化纳米花的结构表征24
• 2.3.2.1 扫描电子显微镜分析（SEM）24
• 2.3.2.2 透射电子显微镜分析（TEM）24
• 2.3.2.3 红外分析（FT-IR）24
• 2.3.2.4 X-Ray粉末衍射测试（XRD）24
• 2.3.2.5 能谱分析（EDS）24
• 2.3.3 酶-无机杂化纳米花的催化活性表征24-27
• 2.3.3.1 酶-无机杂化纳米花的包埋率24-25
• 2.3.3.2 酶-无机杂化纳米花煅烧温度的确定及其实际酶含量25
• 2.3.3.3 纳米花煅烧后的表征25-26
• 2.3.3.4 酶-无机杂化纳米花酶活性测定26
• 2.3.3.5 酶-无机杂化纳米花的一级动力学反应26-27
• 2.3.3.6 酶-无机杂化纳米花的回收利用27
• 2.4 结果与讨论27-39
• 2.4.1 酶-无机杂化纳米花的表征27-31
• 2.4.1.1 酶-无机杂化纳米花的外观特征27-28
• 2.4.1.2 酶-无机杂化纳米花的SEM分析结果28-29
• 2.4.1.3 制备时间对酶-无机杂化纳米花形貌的影响29-30
• 2.4.1.4 酶-无机杂化纳米花的TEM分析结果30-31
• 2.4.2 酶-无机杂化纳米花的结构表征31-33
• 2.4.2.1 酶-无机杂化纳米花的红外光谱分析结果31-32
• 2.4.2.2 X-Ray衍射分析（XRD）32
• 2.4.2.3 能谱分析（EDS）32-33
• 2.4.3 酶-无机杂化纳米花的催化活性33-39
• 2.4.3.1 考马斯亮蓝标准曲线33-34
• 2.4.3.2 酶-无机杂化纳米花的包埋率34
• 2.4.3.3 酶-无机杂化纳米花煅烧温度的确定34-35
• 2.4.3.4 纳米花煅烧后的表征35-36
• 2.4.3.5 纳米花中酶的含量36-37
• 2.4.3.6 酶-无机杂化纳米花的酶活37
• 2.4.3.7 酶-无机杂化纳米花的一级动力学反应37-38
• 2.4.3.8 酶-无机杂化纳米花的重复使用38-39
• 2.4.3.9 纳米花在多次循环利用后的SEM分析结果39
• 2.5 本章小结39-41
• 第三章 制备条件对纳米花形貌及活性的影响41-54
• 3.1 前言41
• 3.2 实验材料41-42
• 3.2.1 原料41
• 3.2.2 仪器41-42
• 3.2.3 试剂42
• 3.2.4 缓冲液的配制42
• 3.3 实验方法42-43
• 3.3.1 不同制备条件下合成酶-无机杂化纳米花42-43
• 3.3.1.1 不同pH值下制备纳米花42-43
• 3.3.1.2 不同温度下制备纳米花43
• 3.3.2 酶-无机杂化纳米花的结构表征43
• 3.3.3 酶-无机杂化纳米花的催化活性表征43
• 3.3.3.1 酶-无机杂化纳米花的包埋率43
• 3.3.3.2 酶-无机杂化纳米花中酶的含量43
• 3.3.3.3 酶-无机杂化纳米花酶活性测定43
• 3.4 结果与讨论43-53
• 3.4.1 不同制备条件下纳米花的SEM结果分析43-48
• 3.4.1.1 不同制备pH值下纳米花的SEM结果分析44-47
• 3.4.1.2 不同制备温度下纳米花的SEM结果分析47-48
• 3.4.2 不同制备条件下纳米花的包埋率48-50
• 3.4.2.1 不同制备pH值下纳米花的包埋率48-49
• 3.4.2.2 不同制备温度下纳米花的包埋率49-50
• 3.4.3 不同制备条件下纳米花的酶含量50-52
• 3.4.3.1 不同制备pH值下纳米花的酶含量50-51
• 3.4.3.2 不同制备温度下纳米花的酶含量51-52
• 3.4.4 不同制备条件纳米花的酶活性52-53
• 3.4.4.1 不同制备pH值下纳米花的酶活52
• 3.4.4.2 不同制备温度下纳米花的酶活52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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本文编号：698591