辣根過氧化物酶的分子包埋及其去除環(huán)境激素中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2020-07-05 06:43

【摘要】：環(huán)境激素是一類外因性干擾生物體內(nèi)分泌的化學(xué)物質(zhì),具有毒性大、穩(wěn)定存在、難以降解等特點(diǎn)。尋找綠色、環(huán)保、高效去除環(huán)境激素的方法成了迫在眉睫的任務(wù)。辣根過氧化物酶(HRP)能夠高效催化過氧化氫去除環(huán)境雌激素。但HRP穩(wěn)定性差、底物耐受性低、pH適應(yīng)范圍窄等問題,限制了HRP在去除環(huán)境雌激素中的應(yīng)用。分子包埋法是通過蛋白質(zhì)表面的基團(tuán)與修飾劑反應(yīng),再通過聚合法或吸附法對(duì)單個(gè)蛋白分子進(jìn)行包埋,使蛋白質(zhì)的活性和穩(wěn)定性得到提高。本文利用分子包埋法,對(duì)辣根過氧化物酶進(jìn)行化學(xué)修飾,進(jìn)而引發(fā)自由基共聚,制備了含有HRP的納米凝膠;進(jìn)而探討了納米凝膠酶對(duì)環(huán)境雌激素去除的效果;最后研究碳二亞胺/N-羥基硫代琥珀酰亞胺鈉鹽(EDC/Sulfo-NHS)法對(duì)納米凝膠酶穩(wěn)定性的影響。本研究首先在辣根過氧化物酶表面進(jìn)行分子修飾,引入雙鍵的共聚單體。通過原位自由基聚合法將兩性離子單體共聚在蛋白酶表面,形成納米凝膠酶。其納米粒徑尺寸分布在20-100 nm,Zeta電位為-1.8 m V。經(jīng)過分子包埋,其熱穩(wěn)定性也得到了明顯增強(qiáng),在50℃下,水浴180 min,其活性仍保持48%,而HRP的活性只有8%。通過米氏常數(shù)測(cè)定可得,分子包埋法基本不會(huì)改變辣根過氧化物酶對(duì)底物的親和力。其次,本文嘗試使用納米凝膠酶對(duì)環(huán)境雌激素進(jìn)行去除研究。選擇苯酚、雙酚A、4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚和4-甲氧基苯酚為去除對(duì)象。在探討H_2O_2對(duì)納米凝膠酶催化氧化苯酚的影響實(shí)驗(yàn)中,H_2O_2最適濃度為1 mM。在探討pH對(duì)納米凝膠酶催化氧化苯酚的影響實(shí)驗(yàn)中,在pH 3.0到10.0之間有較好的催化活性,最適pH為9.6。在探討納米凝膠酶催化氧化酚類環(huán)境激素實(shí)驗(yàn)中,納米凝膠酶與辣根過氧化物酶相比,對(duì)苯酚去除率提高了61.9%,對(duì)雙酚去除率提高了33.2%,對(duì)4-氯苯酚去除率提高了29.8%,對(duì)2,4-二氯苯酚去除率提高了10.2%,對(duì)4-甲氧基苯酚去除率提高了60.2%。辣根過氧化物酶對(duì)不同的酚類去除的效果也不同,這與其催化機(jī)理和氧化產(chǎn)物有一定關(guān)系,但整體來看,分子包埋法提高了辣根過氧化物酶對(duì)酚類化合物的去除率。HRP表面氨基只有7個(gè),但是羧基29個(gè)。本項(xiàng)目還嘗試?yán)肏RP的羧基進(jìn)行雙鍵的接枝反應(yīng)。利用EDC/Sulfo-NHS對(duì)HRP的羧基進(jìn)行活化,然后與含有氨基的雙鍵分子(APMA、AA)進(jìn)行反應(yīng),進(jìn)而獲得HRP大單體。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)APMA與HRP的投料比為10:1時(shí),納米凝膠酶的熱穩(wěn)定性比辣根過氧化物酶提高了17.5倍,其納米粒徑分布在100 nm。在探討不同緩沖體系對(duì)辣根過氧化物酶進(jìn)行分子包埋實(shí)驗(yàn)中,兩步法的MES緩沖體系比PBS緩沖體系更容易得到熱穩(wěn)定性強(qiáng)的納米凝膠酶,說明在MES緩沖溶液中APMA更容易接枝在辣根過氧化物酶表面。生物質(zhì)譜分析表面,HRP-APMA比HRP-NAS和HRP-AA接枝了更多的雙鍵,說明利用羧基接枝雙鍵具有可行性。最后本文還將HRP-APMA-gel應(yīng)用于靛藍(lán)胭脂紅的降解實(shí)驗(yàn)中,HRP-APMA-gel對(duì)靛藍(lán)胭脂紅的降解率比辣根過氧化物酶提高了32.5%。說明本文對(duì)辣根過氧化物酶進(jìn)行分子包埋后,在染料廢水處理中具有更強(qiáng)的催化降解能力。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X592
【圖文】：

辣根過氧化物酶,活性中心結(jié)構(gòu)