三维有序大孔材料固定化酶的制备及催化性能

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:37.5 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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第一章 绪论

1.1 酶与酶的固定化

1.2 三维有序大孔材料

1.3 仿生粘合及固定化酶载体制备

1.4 溶胶-凝胶法固定化酶

1.5 低聚异麦芽糖中葡萄糖的酶法去除

1.6 本论文的选题思路及主要工作

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

2.1 引言

2.2 实验材料及方法

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第三章 含酶三维有序大孔氧化硅的原位构建及催化性能

3.1 引言

3.2 实验材料及方法

3.3 结果与讨论

3.4 小结

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

4.1 引言

4.2 实验材料及方法

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第五章 结论

5.1 结论

5.2 主要创新点

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果