本文選題：殼聚糖/蒙脫土插層復(fù)合物　切入點(diǎn)：多酚氧化酶　出處：《中國(guó)海洋大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：多酚氧化酶(Polyphenol Oxidase, PPO)是一類(lèi)高效的酚類(lèi)化合物氧化酶,在有氧條件下能催化單酚類(lèi)化合物羥基化生成鄰苯二酚,又能氧化鄰苯二酚脫氫生成醌,最終醌類(lèi)化合物自聚成不溶于水的高分子聚合物沉淀而被除去。殼聚糖是常用的酶固定化載體,其分子鏈上存在著大量的羥基、氨基,能夠與酶實(shí)現(xiàn)有效結(jié)合。納米金粒子具有優(yōu)異的吸附性能、催化活性和生物相容性,已被成功地應(yīng)用于酶的傳感器的構(gòu)建,提高酶分子的催化性能。蒙脫土是一種層狀硅酸鹽,其片層厚度及層間距處于納米尺度,比表面積大,具有很好的物理吸附性能。本文采用溶液插層法制備了殼聚糖／蒙脫土插層復(fù)合物(chitosan/montmorillonite intercalation composites, CTS/MMT)和殼聚糖-納米金／蒙脫土插層復(fù)合物(chitosan-nanogold/montmorillonite intercalation composites, CTS-Au/MMT),并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。分別以殼聚糖／蒙脫土和殼聚糖-納米金／蒙脫土插層復(fù)合物為載體,采用吸附法和戊二醛交聯(lián)法固定多酚氧化酶,考察了固定化多酚氧化酶的最佳制備條件、多酚氧化酶的固定化方法以及固定化酶的性質(zhì)。選擇性能較優(yōu)的固定化酶對(duì)溶液中的苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚進(jìn)行催化氧化,考察了固定化酶對(duì)三種酚類(lèi)化合物催化氧化的最佳條件,探討固定化酶對(duì)三種酚類(lèi)化合物的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和重復(fù)使用性能,為酚類(lèi)廢水的處理提供應(yīng)用依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：(1)采用溶液插層法制備殼聚糖／蒙脫土插層復(fù)合物,采用紅外光譜和X-射線衍射分析對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。并以此為載體,分別運(yùn)用吸附和戊二醛交聯(lián)兩種法固定多酚氧化酶,考察了戊二醛濃度、溶液pH值、酶與載體質(zhì)量比和固定化時(shí)間對(duì)固定化酶活性和載酶量的影響,并以左旋多巴為底物考察了游離酶和固定化酶的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,吸附法固定化多酚氧化酶(A-PPO)的活性更高,最佳制備條件為pH 5.0,酶與載體質(zhì)量比20 mg/g,固定化時(shí)間6 h；固定化酶的載酶量為12.12 mg/g,單位載體酶活為12.76×103U/g,酶活回收率達(dá)81.7%。A-PPO和交聯(lián)法固定化多酚氧化酶(C-PPO)的最適酶促反應(yīng)條件為pH值8.0,溫度分別為40℃和30℃。與游離多酚氧化酶相比,固定化酶的操作穩(wěn)定性、貯存穩(wěn)定性均有所提高。固定化酶重復(fù)使用5次后,可保留37.6%以上的相對(duì)酶活。PPO, A-PPO和C-PPO的米氏常數(shù)Km值分別為0.48,0.56和2.11mmol/L,較游離酶的Km值均有所增加；最大反應(yīng)速率Vmax分別為2.70,2.08和2.48 U/g,較游離酶的Vmax值均有所減小。(2)以殼聚糖/蒙脫土插層復(fù)合物為載體,吸附法固定化多酚氧化酶,研究了固定化酶對(duì)苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚的催化氧化性能。結(jié)果表明,固定化酶對(duì)三種酚類(lèi)化合物的最佳去除條件分別為：苯酚溶液pH值為7.0,溫度30℃；4-氯苯酚溶液pH值為5.0,溫度20℃；2,4-二氯苯酚溶液pH值為5.0,溫度30℃。固定化酶催化三種酚類(lèi)化合物的動(dòng)力學(xué)參數(shù)表明,固定化酶對(duì)2,4-二氯苯酚的親和力最大,催化反應(yīng)速度最快,Vmax/Km比值表明2,4-二氯苯酚為固定化多酚氧化酶的最適底物。固定化多酚氧化酶循環(huán)使用6次(24 h)后,對(duì)三種酚類(lèi)化合物的去除率分別為15.7%、24.2%和27.8%。(3)以殼聚糖/蒙脫土插層復(fù)合物為還原劑,與氯金酸溶液反應(yīng)制備殼聚糖-納米金/蒙脫土插層復(fù)合物,探討了該復(fù)合物的最佳制備條件,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。以此為載體,分別采用吸附和戊二醛交聯(lián)法固定化多酚氧化酶,考察了固定化酶的最佳制備條件及其酶學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明,殼聚糖-納米金/蒙脫土插層復(fù)合物的最佳制備條件為氯金酸溶液濃度0.05 mmol/L,氯金酸溶液pH為9.0,反應(yīng)時(shí)間4 h,反應(yīng)溫度80℃。以CTS-Au/MMT為載體,最佳制備條件下吸附法固定化酶(A'-PPO)的酶活為24.02×103U/g,載酶量為17.02 mg/g,與以CTS/MMT為載體相比,CTS-Au/MMT固定化多酚氧化酶的酶活和載酶量明顯提高。(4)以殼聚糖-納米金/蒙脫土插層復(fù)合物為載體,吸附法固定化多酚氧化酶,對(duì)苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚進(jìn)行催化氧化。結(jié)果表明,固定化酶對(duì)三種酚類(lèi)化合物的最佳去除條件為苯酚溶液pH 7.0,溫度30℃；4-氯苯酚溶液pH 5.0,溫度20℃；2,4-二氯苯酚溶液pH值為5.0,溫度30℃。動(dòng)力學(xué)參數(shù)表明固定化酶對(duì)苯酚的親和力最大,對(duì)4-氯苯酚的催化速度最快。三種底物的Vmax/Km比值4-氯苯酚最大,表明4-氯苯酚為該固定化多酚氧化酶的最適底物。與以CTS/MMT復(fù)合物為載體相比,CTS-Au/MMT復(fù)合物中作為電子介體的納米金粒子表現(xiàn)出了較好的吸附活性和催化能力,以此為載體吸附法固定化酶對(duì)三種酚類(lèi)化合物表現(xiàn)出了更好的催化氧化效果。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：Q814.2;X703

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本文編號(hào)：1559227