三维有序大孔材料固定化酶的制备及催化性能

发布时间：2017-03-30 01:00

  本文关键词：三维有序大孔材料固定化酶的制备及催化性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：三维有序大孔材料因其开放、连通的大孔及孔窗结构,在酶的固定化方面有广泛应用。本论文以三维有序大孔氧化硅为载体,分别利用共价结合法及包埋法进行酶的固定化研究,主要内容如下:(1)三维有序大孔氧化硅仿生粘合固定化双酶及催化性能。以多巴胺修饰的三维有序大孔氧化硅为载体,通过多巴胺与酶的共价结合作用制备固定化双酶(GOD/HRP@3DOM-SiO2)。固定化过程的优化确定GOD与HRP活性比为50 U:37.5U;GOD/HRP@3DOM-SiO2相对于游离酶有更好的热稳定性,65 oC PBS缓冲液中浸泡40 min,仍能保持21.41%的初始活性;GOD/HRP@3DOM-SiO2对葡萄糖检测有较高的灵敏性,检测限为0.99μmol/L;GOD/HRP@3DOM-SiO2相对于其他形式酶表现出更好的催化性能,且对葡萄糖有高度专一性。(2)含酶三维有序大孔氧化硅的原位构建及催化性能。以水溶性聚丙烯酰胺为模板,向模板间隙填充含酶溶胶,凝胶老化后以缓冲溶液去除模板即制备含酶三维有序大孔氧化硅(3DOM-GOD/SiO2)。SEM、TEM及N2吸附-脱附实验表明,3DOM-GOD/SiO2具有有序的大孔结构且富含介孔,孔径分别为500及6.56 nm;CLSM实验表明,酶被成功包埋到硅材料中;固定化过程优化确定GOD的包埋浓度为12mg/mL;3DOM-GOD/SiO2的热稳定性和pH稳定性及对变性剂的耐受性较游离酶有显著提高;动力学实验表明,大孔及介孔结构对物质传输有一定帮助作用,有利于传质阻力降低;分别以葡萄糖氧化酶及有机磷降解酶为模型酶,制备3DOM-GOD/SiO2及3DOM-OPH/SiO2,并分别用于溶液中葡萄糖及甲基对硫磷的检测,发现其对极低浓度葡萄糖及甲基对硫磷有良好的响应,检测限分别为0.91μmol/L和0.46μmol/L。(3)含双酶三维有序大孔氧化硅的原位构建及催化性能。制备含双酶三维有序大孔氧化硅,并用于低聚异麦芽糖中葡萄糖的去除。SEM、TEM及N2吸附-脱附实验表明,含双酶三维有序大孔氧化硅具有多级孔结构,大孔及介孔孔径分别为500和6.8nm,大孔间通过150 nm孔窗相连;CLSM实验表明,酶被包埋在sol-gel形成的氧化硅中;对葡萄糖去除过程的优化表明,在GOD与CAT活性比1:30,固定化酶量68.8mg,体系pH 7.0,35 oC,反应8 h后,低聚异麦芽糖中葡萄糖的去除率可达98.67%;此双酶系统在重复使用6次后,对葡萄糖的去除率仍高达75.19%。
【关键词】：三维有序大孔氧化硅 固定化酶 多巴胺 溶胶-凝胶 低聚异麦芽糖
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q814.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 酶与酶的固定化10-11
• 1.2 三维有序大孔材料11-15
• 1.2.1 三维有序大孔材料制备过程12
• 1.2.2 三维有序大孔材料固定化酶12-14
• 1.2.3 以水溶性聚丙烯酰胺微球为模板制备三维有序大孔材料14-15
• 1.3 仿生粘合及固定化酶载体制备15-19
• 1.3.1 生物粘合现象及机理15-17
• 1.3.2 多巴胺17-19
• 1.4 溶胶-凝胶法固定化酶19-21
• 1.4.1 溶胶-凝胶法简介19-20
• 1.4.2 溶胶-凝胶法固定化酶20-21
• 1.5 低聚异麦芽糖中葡萄糖的酶法去除21-22
• 1.5.1 低聚异麦芽糖简介21
• 1.5.2 低聚异麦芽糖中葡萄糖的去除21-22
• 1.6 本论文的选题思路及主要工作22-24
• 第二章 三维有序大孔氧化硅仿生粘合固定化双酶及催化性能24-36
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验材料及方法25-28
• 2.2.1 试剂25
• 2.2.2 仪器25
• 2.2.3 实验方法25-28
• 2.3 结果与讨论28-34
• 2.3.1 3DOM-SiO_2材料的表征28
• 2.3.2 GOD/HRP活性比对葡萄糖响应的影响28-29
• 2.3.3 反应时间对葡萄糖检测的影响29-30
• 2.3.4 GOD/HRP@3DOM-SiO_2的热稳定性30-31
• 2.3.5 GOD/HRP@3DOM-SiO_2对不同浓度葡萄糖的检测31-32
• 2.3.6 GOD/HRP@3DOM-SiO_2与其他形式酶对葡萄糖浓度检测的比较32-33
• 2.3.7 无机盐、糖类对葡萄糖检测的影响33-34
• 2.4 小结34-36
• 第三章 含酶三维有序大孔氧化硅的原位构建及催化性能36-56
• 3.1 引言36
• 3.2 实验材料及方法36-40
• 3.2.1 试剂36-37
• 3.2.2 仪器37
• 3.2.3 实验方法37-40
• 3.3 结果与讨论40-53
• 3.3.1 PAM模板及固定化酶的表征40-43
• 3.3.2 GOD浓度的影响43-44
• 3.3.3 pH稳定性和热稳定性44-47
• 3.3.4 酶对变性剂的耐受性47-48
• 3.3.5 动力学参数的测定48-50
• 3.3.6 3DOM-GOD/SiO_2用于葡萄糖的检测50-51
• 3.3.7 3DOM-OPH/SiO_2用于有机磷农药的检测51-53
• 3.4 小结53-56
• 第四章 含双酶三维有序大孔氧化硅的原位构建及催化性能56-66
• 4.1 引言56
• 4.2 实验材料及方法56-58
• 4.2.1 试剂56-57
• 4.2.2 仪器57
• 4.2.3 实验方法57-58
• 4.3 结果与讨论58-65
• 4.3.1 固定化酶的表征58-60
• 4.3.2 GOD与CAT活性比对葡萄糖去除的影响60-61
• 4.3.3 酶用量对葡萄糖去除的影响61-62
• 4.3.4 反应时间对葡萄糖去除的影响62-63
• 4.3.5 反应温度对葡萄糖去除的影响63
• 4.3.6 IMO溶液pH对葡萄糖去除的影响63-64
• 4.3.7 酶的重复使用性64-65
• 4.4 小结65-66
• 第五章 结论66-68
• 5.1 结论66
• 5.2 主要创新点66-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-76
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果76

【参考文献】

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1 何余生,李忠,奚红霞,郭建光,夏启斌;气固吸附等温线的研究进展[J];离子交换与吸附;2004年04期

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本文编号：275816