三维有序大孔材料固定化酶的制备及催化性能

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:arksh
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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:37.5 U;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6.8 nm,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68.8 mg,体系pH7.0,35oC,反应8h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%。
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