功能化氧化石墨烯的制备及其在酶固定化中的应用
本文关键词：功能化氧化石墨烯的制备及其在酶固定化中的应用
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【摘要】：石墨烯是一种由sp2碳原子组成的二维碳层,基于石墨烯本身所具有的各种独特的物化性质,如超高的电导率,优异的机械性能和超大的比表面积,因此在催化领域具有广泛的应用前景,尤其是作为催化剂载体。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的含氧衍生物,结构与石墨烯类似,但其表面存在丰富的含氧基团如羟基、羧基和环氧基,这些基团为材料的功能化提供了充足的活性位点,因此常常被用作制备石墨烯基的复合物。本文选用GO为酶的固定化载体材料,从GO的制备工艺及表面基团的修饰开始研究,以NADH氧化酶(NOX)和木瓜蛋白酶为研究对象,构建一种新的纳米材料固定化酶体系。从而改善游离酶在使用过程中存在分离复杂,成本昂贵,稳定性差且无法重复利用等缺陷。本文的具体研究内容和主要结果如下:(1)以石墨粉为原料,利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,然后引入β-硫酸酯乙砜基苯胺(SESA),得到功能化的氧化石墨烯(ABSE-GO)。将ABSE-GO与NOX进行偶联反应,实现NOX的快速固定化。结果表明:固定化NOX的最适温度(45 ℃)比游离NOX(35 ℃)提高了10 ℃;在45 ℃下保温3 h后固定化酶的半衰期(㧐200 min)比游离酶的半衰期(60 min)至少提高了3倍;在4℃下储存720 h后,固定化酶保留初始酶活的约50%,游离酶在200 h后剩余酶活基本降为零,固定化酶在4 ℃时半衰期是游离酶的4倍,储存稳定性明显优于游离酶;固定化酶在第六个周期后,仍保持约70%的剩余酶活力。(2)利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)上的胺基能与氧化石墨烯表面含氧官能团反应的性质,采用共价键结合的方法制备了有机硅功能化的氧化石墨烯(APTES-GO)。通过FT-IR,XRD等方法进行表征,证明APTES偶联分子成功修饰到GO片层表面。通过XRD图谱可以看到有机硅功能化的GO以单片层存在,分散性良好。结果表明:游离酶的最适pH值为7.0,固定化酶的最适pH值向酸性环境偏移了一个单位为6.0;且固定化NOX比游离酶具有更宽的pH适应性和更高的热稳定性。动力学参数研究结果为:游离酶和固定化酶的Vmax分别为31.53 U/mg和22.78 U/mg,相应的Km值分别为91.4μM和74.9μM。(3)采用APTES功能化的氧化石墨烯固定化木瓜蛋白酶,最优条件为酶载量6.75 mg/g、固定化时间为45 min、固定化温度为35 ℃、固定化pH为8.0。动力学参数研究结果为:游离酶的Vmax和Km值分别为0.129 g/(L·min)和7.1 g/L,固定化酶的Vmax和Km值分别为0.115 g/(L·min)和3.77 g/L。在4 ℃下将游离和固定化木瓜蛋白酶储存一个月后,游离酶的半衰期为432 h,固定化酶在720 h后的剩余相对酶活仍然保持初始酶活的62.71%,因此固定化酶的稳定性提高了1.7倍以上。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O613.71;Q814.2
【参考文献】
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1 Elsa Cherian;Mahendradas Dharmendirakumar;Gurunathan Baskar;;MnO_2纳米粒子固载纤维素酶用于高效水解农业废弃物制备生物乙醇（英文）[J];催化学报;2015年08期
2 吴艳;罗汉金;王侯;张子龙;王灿;王雨微;;改性石墨烯对水中亚甲基蓝的吸附性能研究[J];环境科学;2013年11期
3 Leila Mosafa;Majid Moghadam;Mohammad Shahedi;;磁性纳米粒子负载木瓜蛋白酶的制备、表征及用于果汁澄清(英文)[J];催化学报;2013年10期
4 周丽亚;王翠;姜艳军;高静;;仿生硅化固定木瓜蛋白酶及其催化性能研究(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2013年06期
5 宋子凤;张庆林;张养军;秦伟捷;钱小红;;新型鳞片状聚合物修饰硅胶填料固定化酶的制备及其在蛋白质组鉴定中的应用[J];色谱;2012年06期
6 杨勇辉;孙红娟;彭同江;黄桥;;石墨烯薄膜的制备和结构表征[J];物理化学学报;2011年03期
7 胡耀娟;金娟;张卉;吴萍;蔡称心;;石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用[J];物理化学学报;2010年08期
8 胡学智;王俊;;蛋白酶生产和应用的进展[J];工业微生物;2008年04期
9 杨全红;吕伟;杨永岗;王茂章;;自由态二维碳原子晶体—单层石墨烯[J];新型炭材料;2008年02期
10 乔德亮;胡冰;曾晓雄;;酶固定化及其在食品工业中应用新进展[J];食品工业科技;2008年01期
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1 栾广忠;碱性蛋白酶Alcalase凝固豆浆机理的研究[D];中国农业大学;2005年
，本文编号：1298603
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