中科院新疆理化所设计开发功能型氮掺杂多孔碳材料

<正>中国科学院新疆理化技术研究所资源化学研究室研究员张亚刚带领其团队立足于新疆资源转化,以新疆丰富的棉花短绒为原料,设计开发了新型碳纤维和功能型氮掺杂多孔碳材料。在前期的工作中,张亚刚团队设计开发了一种以棉花短绒为原料,环保、低成本制备碳纤维的新工艺。在制备过程中,他们采用了较为环保的纤维素氨基甲酸酯工艺(CarbaCell),该工艺与传统制备再生纤维素的方法相比,不仅生产流程更简便,还更环保。     

木瓜蛋白酶无载体固定化研究

交联酶聚体(CLEA)是一种新型的无载体固定化技术.以木瓜蛋白酶为模型体系,系统地研究了木瓜蛋白酶的提取纯化方法,固定化制备CLEA的方法以及游离木瓜蛋白酶和CLEA的应用条件、稳定性和不同离子对其活力的影响.结果表明,最适催化温度游离酶为65℃,CLEA最适催化温度为75C;游离酶最适催化pH值为6.6,CLEA最适催化pH值为7.6;米氏常数Km游离酶为1.25μmol/mL,CLEA为0.44μmol/mL.与游离木瓜蛋白酶相比,CLEA的米氏常数Km减小,具有耐高温、活性强、稳定性好等特征,能耐受一定pH值和温度变化,对金属离子不敏感.     

壳聚糖固定化木瓜蛋白酶的研究

以壳聚糖为载体,戊二醛作为交联剂,采用载体交联法制备固定化木瓜蛋白酶,并研究了固定化木瓜蛋白酶的最佳固定化条件。结果表明:木瓜蛋白酶的最佳固定化条件为给酶量为40～50mg/g,于pH7.5,25～30℃下,0.4%～0.5%的戊二醛溶液交联12h,所得的固定化木瓜蛋白酶的活力回收率平均达61.6%。     

固定化木瓜蛋白酶的研究进展

木瓜蛋白酶具有水解蛋白质能力强的特点,但游离的木瓜蛋白酶稳定性差,难以回收利用;固定化木瓜蛋白酶既保持了酶的催化性质,又克服了游离酶的不足,具有广泛的发展前景。     

固定化木瓜蛋白酶制备大豆肽的研究

采用固定化木瓜蛋白酶水解大豆分离蛋白,对大豆分离蛋白的最佳预处理温度进行了探讨,并对制备大豆肽的工艺条件进行了正交实验.结果表明:大豆蛋白的最佳预处理温度为90℃;在底物浓度2.7 mg/mL、温度55℃、pH7.8、流速0.6 mL/min的条件下,利用固定化木瓜蛋白酶制备大豆肽,酶解液中的可溶性蛋白含量为1.384 mg/mL,水解度43.65%;影响酶水解反应的因素主次顺序为:pH＞温度＞底物浓度＞流速.     

改性树木纤维素固定化木瓜蛋白酶的研究

采用梧桐树、构树、槐树、枣树四种树木纤维素,经2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪改性处理后对木瓜蛋白酶进行固定化。考察了给酶量、pH以及固定化时间和温度等因素对固定化木瓜蛋白酶活力的影响,研究了固定化木瓜蛋白酶的酸碱稳定性、操作稳定性以及存储稳定性等性质。结果表明,树木纤维素是良好的固定化酶载体,其中以结构较为疏松的梧桐树树木纤维素固定化木瓜蛋白酶的效果最佳,固定化24h,其最佳给酶量为16mg/mL粗酶,最适pH为7.0,最佳反应温度为45℃。固定化酶活力回收为64.3%,重复使用六次后的相对酶活力仍保持在73%以上,同时酸碱稳定性等均明显增强。      

改性树木纤维素固定化木瓜蛋白酶的研究

采用梧桐树、构树、槐树、枣树四种树木纤维素,经2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪改性处理后对木瓜蛋白酶进行固定化.考察了给酶量、pH以及固定化时间和温度等因素对固定化木瓜蛋白酶活力的影响,研究了固定化木瓜蛋白酶的酸碱稳定性、操作稳定性以及存储稳定性等性质.结果表明,树木纤维素是良好的固定化酶载体,其中以结构较为疏松的梧桐树树木纤维素固定化木瓜蛋白酶的效果最佳,固定化24h,其最佳给酶量为16mg/mL粗酶,最适pH为7.0,最佳反应温度为45℃.固定化酶活力回收为64.3％,重复使用六次后的相对酶活力仍保持在73％以上,同时酸碱稳定性等均明显增强.     

水滑石固定化木瓜蛋白酶性质的研究

以阴离子型层状材料——水滑石(LDHs)作为载体,经过戊二醛活化处理后采用共价结合的方法固定化木瓜蛋白酶。研究了溶液酶及固定化酶的催化特性,并进行了比较。结果表明:固定化酶的最适反应pH值为8.0~9.0,最适反应温度为65℃;固定化酶的pH稳定性、热稳定性、对尿素和有机溶剂稳定性、贮藏稳定性与溶液酶相比都有显著的提高,并且固定化酶具有较好的操作稳定性,连续反应11批后,酶活未见下降。     

壳聚糖胶囊法固定化木瓜蛋白酶的研究

采用壳聚糖与羧甲基纤维素钠形成胶囊将木瓜蛋白酶固定化,研究了固定化木瓜蛋白酶的最佳固定化条件。结果表明:木瓜蛋白酶的最佳固定化条件为:给酶量为50mg/100mL、壳聚糖浓度为0.2%、pH=7.5、50℃温度下,所得固定化木瓜蛋白酶活力回收率可达69.8%。     

多孔聚酯材料固定化黑曲霉产糖化酶条件的研究

以多孔聚酯材料作固定化载体,考察了载体吸附固定化黑曲霉菌丝细胞的条件,当菌丝体细胞与载体预培养的条件为pH值5．0,孢子浓度烟10^5个／ml,固液比为1／75时,有利于菌丝体的生长,吸附固定及发酵产酶,在产糖化酶的发酵过程中,与游离菌丝体细胞相比,发酵过程持续产酶时间有一定程度的延长,产糖化酶活力始终高于游离菌丝体。     

壳聚糖固定化木瓜蛋白酶提取牛蒡多糖的研究

以壳聚糖为载体、戊二醛为交联剂固定化木瓜蛋白酶,从牛蒡中提取多糖,考察固定化工艺的选择、固定化酶提取牛蒡多糖的优化条件及固定化酶的稳定性。结果表明:壳聚糖固定化木瓜蛋白酶的最佳条件为:壳聚糖浓度2.5%,加酶量0.3g/g载体,时间6h,温度15℃,pH7.5,酶活力回收率38.98%。提取牛蒡多糖的最佳条件为:固液比1:20,pH6.5,温度60℃,时间8h,加酶量1.8g/g载体,多糖提取率11.04%。固定化酶重复使用五次,酶活力仍保持50%以上。     

棉籽壳变身新型多孔碳材料

<正>原本用于饲料和食用菌培养基的棉籽壳,经过新疆科研人员施以妙手,变身为功能强大的氮掺杂多孔碳材料。来自中国科学院新疆理化技术研究所的最新消息称,由该所资源化学研究室张亚刚研究员带领的精细化工工程中心团队,选用棉籽壳为原料,成功制备出了氮掺杂多孔碳材料。这一研究成果近日在线发表在国际刊物《皇家化学学会进展》上。这种以天然植物为原料制备而成的新型材料成本较低,电化学性能较高,而且具有一定的吸附性,在能源和环保领域有广阔的应用前景。     

应用固定化木瓜蛋白酶制备大豆肽的研究

以壳聚糖为载体,用戊二醛交联将木瓜蛋白酶固定化,研究水解大豆分离蛋白制备大豆肽的工艺条件,结果表明:固定化木瓜蛋白酶的表观米氏常数为8.9 mg/mL.固定化木瓜蛋白酶的最适温度为55℃,最适pH为7.8,最佳底物浓度为2.0～3.0 mg/mL,大豆分离蛋白的最佳流速为0.2 mL/min,大豆分离蛋白的水解率达到42.6%,酶解液中大豆肽含量为1.453 mg/mL.酶解液多肽分子质量大部分在10 ku以下.     

海藻酸钠、卡拉胶联合固定化木瓜蛋白酶特性研究

以海藻酸钠、卡拉胶共混包埋制备固定化木瓜蛋白酶,并对木瓜蛋白酶固定化条件和固定化酶的部分性能进行了探讨。在海藻酸钠浓度1·5%、卡拉胶浓度0·8%、木瓜蛋白酶浓度1·0%、氯化钙浓度4·0%、固定化时间11h、固定化温度为35℃、固定化pH7·5的条件下,可以获得最佳的固定化效果,固定化酶活力回收率为56·27%。与游离酶相比,制备固定化酶的最适酶促反应pH由7·0降至6·5,最适酶促反应温度由40℃升至50℃,其作用温度范围、pH范围均比游离酶范围宽。      

超声场对固定化木瓜蛋白酶的影响研究

用壳聚糖-海藻酸钠固定化木瓜蛋白酶后,超声处理固定化酶能够提高其活力,但对其最适温度与最适pH没有影响。研究了超声温度、超声时间、超声频率及超声强度对固定化酶活力的影响,单因素实验表明,在水浴温度50℃,135kHz,0.45W/cm2条件下超声50min时,酶活力提高最为显著,较未经超声处理的固定化木瓜蛋白酶活力提高了25.85%。研究低频槽式超声处理的固定化酶的动力学,结果显示超声处理使Km值降低,与未经超声处理的固定化木瓜蛋白酶Km值相比下降了31.83%,接近游离酶的Km值,Vmax值升高了8.35%。结果表明,超声场使酶与底物的亲和力增加。      

微孔淀粉-海藻酸钠固定化木瓜蛋白酶的研究

采用微孔淀粉--海藻酸钠包埋法固定化木瓜蛋白酶,探讨了固定化条件、固定化木瓜蛋白酶及游离酶的酶学性质.结果表明:包埋法固定化木瓜蛋白酶的最佳条件为:微孔淀粉浓度4%,海藻酸钠浓度3%,CaCl2浓度5.5%.固定化木瓜蛋白酶的最适DH值为5.7,最适温度72℃,包埋法固定化木瓜蛋白酶的米氏常数为3.19 mmol/L.     

ZIF-F原位合成法固定化木瓜蛋白酶

文章以新型ZIF-F为固定化载体,通过原位合成法固定木瓜蛋白酶,制备得到新型固定化酶Papain@ZIF-F,并采用傅里叶红外光谱、X射线衍射图谱、扫描电镜、BET比表面积分析、热重分析进行表征。此外,还制备了以ZIF-8为基质原位合成的Papain@ZIF-8并与Papain@ZIF-F在形貌结构及比活性、稳定性等方面进行对比。表征结果证明,木瓜蛋白酶被包埋于ZIF骨架中且酶的加入并未影响到ZIF骨架的结构特性,且采用ZIF-F包埋的酶粒径可达2μm,远超ZIF-8的500nm,这可能是因为ZIF-F合成过程中加入2-甲基咪唑量较少导致晶体生长较慢,颗粒尺寸偏大。比活性方面,Papain@ZIF-F的比活性较游离酶及Papain@ZIF-8均有显著提升,最高可达390 U/mg,较游离酶比活性提升了约200%。这可能是因为ZIF-F具有更大的比表面积,使其对底物的阻力更小从而有利于酶与底物充分接触,进而导致比活性提高。最后,Papain@ZIF-F在重复使用5次后活性仍高于游离酶,重复使用情况良好。     

胶原纤维制备多孔碳材料的研究进展

制革生产过程中会产生大量的固体废弃物,其排放会对环境造成不良影响,同时固体废弃物不能有效处理也成为制约皮革行业发展的瓶颈问题,对其资源化利用研究也成为近年来关注的重点。胶原纤维是皮革的主要成分,是一种具有独特性质的天然生物材料。胶原基碳材料作为一种源自天然产物的多孔碳材料,具有高亲水性,高比表面积等特性,已在吸附材料、电极材料等方面显示出巨大的应用前景。因此,从长远来看,开发胶原基碳材料可以有效的解决目前皮革固体废弃物导致的环境污染问题。本文对近年来生物基质碳材料的制备与应用进行了综述,重点分析了以胶原蛋白为碳源制备多孔碳材料的最新进展。     

介孔分子筛MCM-48固定化木瓜蛋白酶性质的研究

以介孔分子筛MCM48为载体、戊二醛作交联剂对木瓜蛋白酶进行了固定化。实验结果表明,与游离酶相比,固定化酶的热稳定性有了显著的提高,其半衰期达到了2500min以上,是游离酶(80min)的30倍以上。固定化酶的pH稳定性和储藏稳定性也有了明显改善。此外,固定化酶还具有很好的操作稳定性,经过12d的连续酶解,酶活力仍保持在初始酶活力的70%以上。