纤维素基固载酶材料的制备及乙酰胆碱酯酶的固定化性能

采用新型水热氧化合成方法制备了纤维素基质固定化乙酰胆碱酯酶载体材料——双醛纤维素(DAC)。通过红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对产物进行了表征。测试了DAC固载乙酰胆碱酯酶(AChE)的酶学性能,并与交联壳聚糖(CCTS)、双醛淀粉(DAS)固载AChE的酶学性能进行比较分析,构建了酶学性能理论方程。结果表明,新型水热氧化反应制得了高醛基含量的DAC;DAC固定化AChE与CCTS和DAS固定化AChE相比,稳定性好(10次重复利用率),可在25℃~55℃和pH 4.0~8.0范围保持酶活性;建立的理论方程较好地表征了固载酶的酶学性能。     

壳聚糖固定化HRP及催化制备香草醛-没食子酸共聚物

分别用吸附法、戊二醛(GA)和双醛淀粉(DAS)交联法将辣根过氧化物酶(HRP)固定在壳聚糖(Chi-tosan)上,通过对比3种固定化HRP的性能,选用Chitosan-DAS固定化HRP,其固定化酶相对活力和负载率分别为81%和68%。在Chitosan-DAS固定化HRP/H2O2酶促体系作用下制备香草醛-没食子酸共聚物,用FTIR、UV、NMR和GPC等对共聚物的结构进行了表征。将共聚物用作皮革鞣剂进行了应用实验,结果表明主鞣革收缩温度(Ts)为78.5℃,复鞣革平均增厚率为19.4%。     

仿生粘附纳米TiO_2固载脂肪酶界面表征的研究

利用多巴胺对纳米TiO_2进行表面修饰,制备了仿生粘附纳米TiO_2用于脂肪酶的固定化,固载率达242.38mg/g。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)等手段对固载酶界面进行表征:SEM和XRD表征表明纳米TiO_2固载酶后粒径增大20nm左右,且吸附前后纳米TiO_2的晶型变化不大;FT-IR表征中固载酶在1647cm-1处出现了CN键特征峰,1629cm-1出现了芳香族CC键特征峰,同时热分析中在200~500℃温度区间多巴胺和脂肪酶发生了热分解。通过仿生纳米TiO_2表面醌类物质与酶分子中氨基共价结合实现了对酶的固载。     

利用壳聚糖微球制备固定化乙酰胆碱酯酶

以壳聚糖微球(CS-MS)为载体,戊二醛(GA)为交联剂,制备固定化乙酰胆碱酯酶(AChE)。通过测定各种条件对酶活回收率影响,确定适宜的固定条件为:将1 g CS-MS用5 mL体积分数0.5%的GA活化0.25 h,然后加到含0.75 UAChE、pH 7.0~7.5的PBS中振荡反应24 h。所得到的酶活回收率可达81.94%,优于同类研究水平。红外光谱分析证实,AChE通过共价键和氢键结合到载体上。扫描电镜观察表明,经活化后CS-MS呈蜂窝状且表面平整光滑,利于酶的固定。因此,CS-MS是一种很有潜力的固定AChE载体。     

微晶纤维素表面接枝对苯二胺的制备及其荧光性能

以微晶纤维素(MCC)为原料,高碘酸钠(NaIO4)为氧化剂首先制备了双醛纤维素(DAC),进而与对苯二胺(PPDA)进行小分子接枝反应,得到对苯二胺改性的微晶纤维素。通过红外光谱、热重分析、示差扫描量热仪和荧光显微镜分别表征了MCC氧化和接枝前后样品的变化,以及产物的荧光性能。结果表明,MCC经高碘酸钠氧化,可选择性地将C2、C3键的羟基氧化成醛基;对苯二胺接枝于DAC后可形成碳氮双键,具有明显的荧光效应。     

剥离水滑石固载辣根过氧化物酶的研究

采用共沉淀法制备乳酸插层MgAl水滑石,在水中剥离后用于固载辣根过氧化物酶,制得水滑石固载酶,测试水滑石固载酶的稳定性和降解苯酚的性能。利用XRD、IR、UV-Vis等表征技术对制备的水滑石固载酶进行了表征,并对固载过程进行了分析。实验结果表明,加入磷酸缓冲溶液有利于剥离水滑石的固载,固载时剥离水滑石层板重构成磷酸根插层水滑石,而HRP吸附在水滑石上。HRP在水滑石上的固载过程符合拟一级动力学方程。由于水滑石具有无限延长的层板,为HRP的吸附提供了充足的表面积,在实验条件下,Langmuir和Freundlich模型均较好地拟合了实验数据。HRP在水滑石上固载后,提高了其稳定性,新制备的固载酶处理苯酚的去除率在80%以上,循环使用3次后降解率依然可达50%左右。     

纳米金修饰乙酰胆碱酯酶生物传感器 快速检测农药马拉松研究

以纳米金和乙酰胆碱酯酶修饰自制的纳米多孔类碳糊电极(nanoPPCPE),制备了一种新型纳米多孔乙酰胆碱酯酶(ACh E)生物电化学传感器。并根据有机磷酯类农药对AChE的特征性抑制机理,将该传感器应用于农药马拉松的检测中。实验结果表明:加入金纳米粒子做信号放大元后,传感器的峰电流大幅度增加;马拉松检测的最佳温育时间为14 min;以制备的ACh E传感器检测马拉松农药,当马拉松的质量浓度在1.0×10~(-10)~1.0×10~(-13)g/m L范围内时,酶的抑制率与其浓度的负对数值呈现出良好的线性关系,其线性方程为I=19.43C-181.4,C=-lg(ρ/(g·m L~(-1))),线性相关系数R=0.996,最低检测限为5.0×10~(-14)g/m L。     

杂多酸固载催化剂的合成及窄分子量纤维素制备的研究

通过水热合成法制备MCM-41型介孔分子筛,采用浸渍法负载磷钨酸于MCM-41介孔分子筛中,煅烧得到新型HPW/MCM-41固载催化剂。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)和扫描电镜(SEM)对固载催化剂进行表征;考察催化剂对棉纤维催化降解反应的性能。结果表明,新型HPW/MCM-41固载催化剂即持有了磷钨酸的Keggin结构,同时又保持了分子筛的完整介孔结构,具有催化、筛分双重性能。棉纤维催化降解反应数据显示,磷钨酸负载量、反应温度、催化剂用量、液固比及停留时间均影响HPW/MCM-41降解纤维素的性能。在单因素实验最佳反应条件下,棉纤维素降解产物的分子量分布较为均匀,降解产物的产率较优。     

静电纺PMACAA纳米纤维膜固定化辣根过氧化物酶的研究

首先采用溶液聚合法制备丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物(PMACAA),借助静电纺丝技术制备PMACAA纳米纤维膜,利用EDC/NHS活化羧基,共价结合法固定化辣根过氧化物酶(HRP)。SEM和FT-IR分别对纤维形貌和化学特性进行表征,研究了固定化时间对载酶量的影响,HRP固定化前后的pH稳定性、热稳定性、重复使用性、储存稳定性,并探究了固定化HRP对4-硝基苯酚(PNP)的去除率。结果表明:固定化HRP的纤维直径增加,固定化HRP最大载酶量达到88.27mg/g,固定化HRP稳定性和重复使用性都得到很大提高,重复4次使用后酶活性仍保持在初始活性的76%,与游离酶对PNP去除率(82%)相比,固定化HRP表现出更高的去除率(52%)。     

微波法交联壳聚糖/活性炭复合膜的制备及其吸附性能

采用微波辐射技术制备了交联壳聚糖/活性炭复合膜(CCTS),通过红外光谱和扫描电镜对产物结构进行了表征,研究了该吸附剂的主要性能、吸附机理和对铜离子的吸附条件。结果表明,CCTS复合膜表面粗糙,比表面积较大。壳聚糖的氨基参与了交联反应,CCTS对铜离子的吸附是CCTS的—NH2和—OH与Cu2+发生了配位反应,其吸附符合Langmuir等温方程,属于单分子层吸附。CCTS对铜离子的吸附条件是25℃,pH值为5.5,在50mL浓度为200mg/L Cu2+溶液中,投加0.05g吸附剂,吸附6h,吸附量为117.4mg/g。与水浴法制备的吸附剂相比,该吸附剂的吸附量大大提高,且操作方法简单,工艺条件易于控制。     

玻璃固载TiO2/纳米纤维素复合薄膜的制备及其光催化性能

将微晶纤维素溶解于NaOH-尿素的低温溶液中形成纤维素溶液,在水浴中再生形成纳米纤维素溶液.然后将纳米纤维素溶液与TiO2(P25)混合,并添加少量的钛酸正丁酯作为交联剂形成复合溶液.将制备得到的复合溶液通过流延法固载到玻璃片表面形成玻璃固载的TiO2/纳米纤维素复合膜.通过SEM、XRD表征了复合膜的形貌与结构.将玻璃固载的TiO2/纳米纤维素复合膜在紫外光下进行光催化降解甲基橙(MO)以评估复合膜的光催化性能,研究了纳米TiO2含量对复合膜光催化性能的影响,复合膜的重复使用性能以及光降解的动力学过程.结果表明:复合膜对MO的光催化降解能力可达90％以上,与纯TiO2粉末相当,并重复使用3次光催化性能基本保持不变.复合膜对甲基橙的降解动力学符合一级动力学特征.当纳米TiO2相对于纤维素的质量分数为33.3％时,光催化活性最高,动力学速率常数为0.035min-1.     

环氧基功能化块体SiO_2大孔材料对漆酶的固定化

采用后嫁接法在溶剂热条件下对新型块体SiO2大孔材料进行环氧基化改性,以环氧基功能化SiO2大孔材料作为载体,通过共价结合法固定化诺维信(Novozymes)工业级漆酶,对固定化条件进行了优化,研究了固定化酶与游离酶的酶学性质。结果表明,在固定化时间为4 h、pH值为4.5、初始酶液浓度为25 mg/mL时,固定化效果最好,固定化漆酶活力达到101.7 U/g;固定化漆酶的最适pH值为4.0,最适温度为50℃,其pH值稳定性和热稳定性都显著优于游离漆酶。固定化漆酶具有可重复操作的性质,与底物反应反复操作10批次后剩余活性为43.4%。     

玻璃固载TiO2/纳米纤维素复合薄膜的制备及其光催化性能

将微晶纤维素溶解于NaOH-尿素的低温溶液中形成纤维素溶液, 在水浴中再生形成纳米纤维素溶液。然后将纳米纤维素溶液与TiO₂(P25)混合, 并添加少量的钛酸正丁酯作为交联剂形成复合溶液。将制备得到的复合溶液通过流延法固载到玻璃片表面形成玻璃固载的TiO₂/纳米纤维素复合膜。通过SEM、XRD表征了复合膜的形貌与结构。将玻璃固载的TiO₂/纳米纤维素复合膜在紫外光下进行光催化降解甲基橙(MO)以评估复合膜的光催化性能, 研究了纳米TiO₂含量对复合膜光催化性能的影响, 复合膜的重复使用性能以及光降解的动力学过程。结果表明: 复合膜对MO的光催化降解能力可达90%以上, 与纯TiO₂粉末相当, 并重复使用3次光催化性能基本保持不变。复合膜对甲基橙的降解动力学符合一级动力学特征。当纳米TiO₂相对于纤维素的质量分数为33.3%时, 光催化活性最高, 动力学速率常数为0.035 min^-1。     

月桂酸纤维素酯的合成表征及相变性能

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)为溶剂溶解棉浆粕纤维素,在纤维素/[Bmim]Cl均相溶液体系中,采用共反应剂法合成了具有固-固相变性能的月桂酸纤维素酯(LACE)。考察了影响产物取代度的各种因素;采用红外光谱、核磁共振氢谱、X射线衍射、差示扫描量热分析、热重分析等手段对产物的结构及相变性能进行了表征;并对具不同取代度产物的相变储能性能进行了测试分析。结果表明,当纤维素葡萄糖苷(AGU)∶对甲苯磺酰氯(Tos-Cl)∶月桂酸(LA)的摩尔比为1∶3∶3,于75℃反应6h时,所得产物具有较高的取代度,该产品吸热焓值为126.2J/g(相变温度为44.5℃),放热焓值为122.3J/g(相变温度为31.0℃),在相变温度范围内无熔化现象,具有典型的固-固相变材料特征。     

纤维素基导电水凝胶的合成及其结构性能表征

以离子液体(氯化-1-丁基-三甲基咪唑,BMIMCl)溶解微晶纤维素(MCC),以N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂形成的纤维素水凝胶为基体,同时吡咯(Py)作为导电聚合物单体,制备了纤维素基导电水凝胶。对MCC/PPy复合导电水凝胶的化学结构和表面形貌进行了表征,研究了该导电水凝胶的导电性、溶胀性能和热稳定性。结果表明,PPy与MCC水凝胶形成了具有半互穿网络结构的导电水凝胶,该水凝胶表面呈蜂窝状;其电导率数量级可达10-4~10-3,且对甲苯磺酸钠掺杂可大幅提高其电导率;随着MCC浓度的增加,纤维素水凝胶的平衡溶胀率呈下降趋势,所得导电水凝胶的溶胀率比纯纤维素水凝胶的溶胀率略有下降,但仍能维持500%的水平;此外,该导电水凝胶的热稳定性较纯MCC水凝胶有所下降。     

新型温敏网络半互穿多孔水凝胶的制备及其固定化酶的研究

以甲基丙烯酸羟乙酯(Hydroxyethyl methacrylate,HEMA)、N,N-二乙基丙烯酰胺(N,N-diethyl-Acrylamide,DEAAm)为原材料,通过自由基聚合反应合成一种温敏型多孔水凝胶,经接枝反应引入乙烯基,制得新型温敏网络半互穿多孔水凝胶。利用红外光谱(IR)、核磁共振碳谱(13 C NMR),结合扫描电镜(SEM)表征中间产物和最终产物。采用称重法研究最终产物的溶胀、去溶胀动力学,分析其溶胀性能和温度响应性。运用点击反应原理,以新型温敏网络半互穿多孔水凝胶固定肌酸激酶。釆用BCA(Bicinchoninic Acid)蛋白试剂盒法测定酶的固载量,pH法测定酶活。结果表明,新型温敏水凝胶合成成功,肌酸激酶的平均固载量为24.77mg·g~(-1),肌酸激酶的平均酶活为9.67U·g~(-1)。该新型温敏水凝胶对肌酸激酶具有良好的选择性和温度响应性,对实现肌酸激酶的高效利用具有很好的借鉴意义。     

4,4'-对苯二甲酰二邻苯二甲酸酐和均苯四甲酸酐共聚酰亚胺的合成与性能

以4,4'-对苯二甲酰二邻苯二甲酸酐(TDPA)和均苯四甲酸酐(PMDA)为芳二酐单体,与4,4'-二氨基二苯醚(ODA)经溶液缩聚、热亚胺化制得PMDA/TDPA共聚酰亚胺薄膜,并用红外光谱、热重分析、差示扫描量热分析、力学性能测试等对薄膜的结构和性能进行表征。结果表明,在聚酰亚胺分子主链引入双酮基结构单元后,共聚酰亚胺树脂玻璃化转变温度(Tg)随着TDPA比例的增加逐渐下(Tg为322~285℃),溶剂流延成膜的加工性能得到显著改善,薄膜仍具有优良的热氧化稳定性和力学性能,5%热分解温度(Td5%)为517~550℃,拉伸强度为111~148 MPa。     

甲胺磷抑制乙酰胆碱酯酶活性的压电体声波阻抗分析

采用压电体声波阻抗分析法实时动态监测了乙酰胆碱酯酶对乙酰胆碱的酶促水解过程及农药甲胺磷对酶活性的影响. 监测结果表明, 农药甲胺磷可显著抑制乙酰胆碱的酶促水解, 且水解过程稳态频移值反映的酶活性和农药浓度呈负相关关系, 且甲胺磷的体积比浓度(V甲胺磷/V双重蒸馏水)低至8×10-8依然给出明显的频率响应. 该工作为甲胺磷农药残留检测和研究有机磷农药对蜘蛛神经兴奋性的影响提出了一种可行的新方法.     

固定化淀粉酶时间-温度指示剂性能的研究

目的研究淀粉酶型时间-温度指示剂(TTI)及酶经固定化后体系稳定性。方法以淀粉酶反应体系为基础,确定在时间为4~5 d内,温度为4℃的条件下指示剂最佳配比,再应用固定化酶技术,观察固定化酶的凝固性,测定其酶活性能以及应用于TTI中的吸光值随时间变化曲线。结果确定了淀粉酶型TTI体系配方,酶经固定后酶活有所下降,但吸光值变化更平稳。结论得到了应用于4℃时的时间-温度指示剂最佳酶固定化条件,以糊精(质量浓度为40 g/L)和碘(质量分数为0.1%)为底物,琼脂固定化酶液(质量分数为3%)为反应物,该条件下得到最适pH值为6.0,最适温度为55℃,此时指示剂稳定性最佳,体系颜色变化与时间最理想。     

Ag~+固载传递膜的制备及其分离烃类混合物的研究

利用聚乙烯醇(PVA)水解物制备了固载Ag~+促进传递膜。采用扫描电镜对膜的形貌进行了表征,探究了单一因素SiO_2投加量、不同阴离子及光还原时间对膜分离性能的影响。结果表明,纳米SiO_2的加入改变了膜的分离性能;固载双三氟璜酰亚胺银(Ag[Tf_2N])相比AgNO_3具有更好的气体渗透性能和分离性能;随着光还原时间的进行,渗透速率和分离因子均有所下降。