漆酶的固定化技术及固定化漆酶载体材料研究进展

漆酶作为一种含铜的多酚氧化酶,可催化降解多种有机污染物且发生反应后唯一的产物是水。漆酶具有催化效率高、贮存要求低等优点,在酶催化领域得到了广泛的关注。漆酶固定化技术是通过物理或化学的方法将游离漆酶和相应载体材料结合起来。与游离漆酶相比,固定化漆酶表现出更高的重复使用性以及在温度、pH、储存、操作方面表现出更高的稳定性。结合目前固定化漆酶技术的研究现状和应用情况,文中介绍了漆酶的结构特征和催化特性,并综述了漆酶固定化技术和固定化漆酶载体材料的研究进展,指出了漆酶的固定化技术和载体材料目前存在的问题和未来的发展前景,旨在为进一步对固定化漆酶的研究和开发应用提供参考依据。     

多巴胺包埋磁性SiO2固定化漆酶催化去除4-氯酚

以磁性纳米颗粒为载体,通过多巴胺(dopamine,DA)聚合原位包埋制备了磁性SiO₂固定化漆酶(Fe₃O₄@SiO₂-PDA-Lac)。结果显示纳米颗粒尺寸均匀,并且保持较高的饱和磁性。通过最优条件制备出的固定化漆酶在50℃放置6 h后,活性保持在63%,而游离酶仅保留18%。将固定化酶用于催化降解4-氯酚(4-CP),探究了溶液pH、漆酶浓度和ABTS[2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸铵)]对4-CP去除率的影响。固定化漆酶在反应最适pH时,4-CP去除率为84.3%,而游离酶仅为65.7%。当漆酶浓度为1.2 U·ml^-1时,反应8 h后,4-CP去除率可达95%,而游离酶的4-CP去除率仅82%。ABTS可促进固定化漆酶降解4-CP,当体系中加入50 μmol·L^-1 的ABTS,反应10 min后,固定化酶对4-CP去除率可达99%。固定化漆酶在重复使用10次后,4-CP去除率仍可达67%。     

Fe_3O_4\SiO_2纳米粒子担载的固定化漆酶的稳定性和普施安染料的脱色研究

漆酶是一种生物蛋白酶,容易变性失活且有不可重复使用的特性,限制了漆酶的应用和发展。因此,如何提高漆酶的稳定性和重复使用性尤为重要。本文采用交叉偶联技术,将漆酶固定在具有核壳结构的磁性纳米粒子Fe3O4/SiO2上,探讨了密闭条件下热处理对固定化漆酶热稳定性的影响,及固定化漆酶降解不同浓度普施安的活性。结果表明:Fe3O4\SiO2纳米粒子担载的漆酶经70℃热处理后,仍有70%的活性,表现出良好的热稳定性;固定化漆酶对不同初始浓度普施安的脱色反应,符合一级反应。     

漆酶在介孔分子筛MCM-41上的固定化研究

以介孔分子筛MCM-41作为漆酶固定化的载体,采用物理吸附法进行固定化,考察了时间、pH和给酶量对固定化效果的影响,并对固定化酶的活性及其稳定性进行了研究,讨论了影响固定化过程和固定化酶性质的主要原因.结果显示,在pH为3时,酶和载体比例为62.5 mg·g-1时吸附12 h固定化效果最好,固定化酶活性回收率为50%;与游离漆酶相比,MCM-41固定化漆酶的最适反应pH略有升高,最适温度没有变化,其pH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40%.以上表明,MCM-41作为固定化漆酶的一种新型载体材料,有利于改善漆酶的稳定性和实用性.     

磁性SiO2纳米粒子的制备及其用于漆酶固定化

以氨基修饰的磁性SiO2纳米粒子为载体,通过交联剂戊二醛固定漆酶,对固定化条件进行了优化,比较了固定化酶与游离酶的酶学性质. 结果表明,漆酶固定化的最佳条件为戊二醛浓度8%(w),固定化时间6 h,缓冲液pH值7.0,初始酶液浓度0.15 g/L. 固定化的漆酶的最适pH为4.0,最适温度为20℃. 在60℃条件下保温4 h,固定化漆酶仍能保持酶活力60.9%,在连续10次操作后,酶活力仍能保持55%以上,其热稳定性和操作稳定性均比游离酶高.     

漆酶的固定化及其在废水处理中的应用

漆酶是一类多酚氧化酶,它能够催化空气中的氧气直接氧化各种酚类、芳胺等芳香类化合物。固定化漆酶能够延长漆酶的使用寿命、提高漆酶的稳定性及其对环境的耐受性,因此它具有比游离漆酶更好的使用性质,从而在制备生物传感器、治理工业废水等方面有着较广泛的应用。综述了近几年来固定漆酶的主要方法及其在废水处理中的应用,并对固定化漆酶的工业应用前景进行了展望。     

Cu(Ⅱ)螯合壳聚糖磁性微球固定化胃蛋白酶的制备及性能研究

将Cu(Ⅱ)螯合壳聚糖磁性微球用作固定化胃蛋白酶的载体,讨论了固定化时间、pH值和给酶量对酶固定化的影响.确定最适固定化条件为:固定化时间1.0 h、pH值4～5、给酶量150 mg·(g载体)-1.与自由酶比较,固定化胃蛋白酶的催化特性和稳定性均令人满意.     

磁性多孔微粒对脂肪酶的固定化

开发了以磁性多孔微粒作为载体固定化脂肪酶的方法,进行了载体的FTIR、XRD、SEM、TEM、BET、TGA和VSM等测定与分析,考察了固定化时间、酶载量和缓冲液pH值等因素对固定化酶在有机相中催化烯丙醇酮转酯化反应性能的影响。结果表明,制备的磁性微粒是以Fe3O4为磁核,呈现多孔,比表面积12.16 m2/g,平均孔...     

SBA-15固定化漆酶及其稳定性研究

以大孔径介孔分子筛SBA-15为载体,用吸附法对漆酶进行固定化,以2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐为底物考察了漆酶的最适pH值以及固定化体系中给酶量对固定化漆酶活性及其稳定性的影响。结果表明,在pH值为3时,漆酶具有较好的活性;固定化漆酶的活性随着酶和载体质量比的升高先升高后降低,当酶和载体质量比为48 mg/g时,固定化漆酶的活性最高;与游离漆酶相比,固定化漆酶可以重复利用,经过8批次的反应后,固定化漆酶的剩余活性仍然达到85%以上,表现出良好的操作稳定性。     

Cu~(2+)修饰低固载量固定化漆酶的活性研究

由于漆酶这种生物蛋白酶有容易变性失活且不可重复使用的特性,限制了漆酶的应用和发展。因此如何提高漆酶的活性,稳定性以及重复使用性尤为重要。本文采用交叉偶联技术,将漆酶固定在具有核壳结构的磁性纳米粒子Fe3O4/SiO2上,并研究了用Cu2+修饰后的低固载量固定化漆酶的活性变化以及修饰后固定化漆酶的稳定性。实验结果显示:Cu2+修饰后的低固载量固定化漆酶的相对活性提高了54%;而且在温度不太高的情况下,修饰后的低固载量固定化漆酶的相对活性优于修饰前的固定化漆酶;修饰后的固定化漆酶降解浓度为10mg·L-1的普施安染料,重复利用13次后降解率仍然可以达到92%。     

Cu2+改性SBA-16固定化漆酶的研究

以介孔分子筛SBA-16为载体,用浸渍法将Cu2+负载于SBA-16上制备了Cu/SBA-16,然后用吸附法固定化漆酶,以2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐为底物考察了漆酶的最适pH值、固定化体系中的载酶量以及Cu2+对固定化漆酶活性的影响。结果表明,在p H值为3时,漆酶具有较高的活性;固定化漆酶的活性随着酶和载体质量比的升高先快速升高然后趋于稳定,当酶和载体质量比为96 mg/g时,固定化漆酶的活性达到较高值;负载Cu2+后,Cu/SBA-16固定化漆酶的活性与Cu2+负载量呈现一定的正相关性。     

无机固定化酶载体材料的研究进展

无机固定化酶载体材料具有较高的化学稳定性、机械强度和较低的使用成本,特别适合大规模工业应用。固定化酶作为一种高选择性的生物催化剂,在生物体外同样可以高效率的催化化学反应的进行。本文系统的分析和综述了各种无机载体材料的优缺点、制备方法及其在固定化酶方面的研究进展,并对这些固定化载体材料的应用前景进行了预测。     

纳米结构酶催化剂研究进展

将酶负载于载体上可以提高工业应用中酶的稳定性并便于重复使用。纳米材料的发展为固定化酶提供了新的契机,利用纳米材料固定化酶有望进一步提高酶在工业环境中的催化性能、拓展固定化酶的应用范围。本文主要关注近年来在纳米结构酶催化剂方面的研究进展,重点介绍本研究组以无机晶体、金属有机骨架材料、石墨烯和功能高分子等为载体进行酶固定化以及酶催化过程多尺度分子模拟方法的研究进展,讨论了纳米结构酶催化剂的发展前景。     

固定化漆酶降解水中酚类污染物的研究进展

叙述了漆酶的特点及其来源、固定漆酶的载体材料及漆酶降解水中酚类污染物的研究进展。总结了漆酶降解酚类化合物反应动力学的研究方法,分析了固定漆酶磁性载体的优势、漆酶降解酚类化合物的反应机理及效果。认为漆酶因具有能传递电子的铜离子,能将酚类化合物羟基上的电子脱去使其形成自由基,并将分子氧还原成水致使酚类化合物降解,漆酶是降解酚类化合物的最佳选择之一;磁性载体凭借其特有磁力可把漆酶高效固定具有极大的应用潜力。今后的研发重点包括系统研究漆酶与底物的结合机制,低成本高性能载体材料的研发,以及漆酶的规模化生产及其在废水处理中的规模化应用等。     

漆酚-(8-羟基)喹啉-Cu(Ⅱ)高分子配合物固定化漆树酶的研究

介绍了漆酚-(8-羟基)喹啉-Cu(Ⅱ)高分子配合物的制备和固定化漆树酶的方法,测定了固定化漆树酶的活性和米氏常数,研究了酸度和温度对固定化漆树酶催化活性的影响及固定化漆树酶的重复催化活性。结果表明,漆酚-(8-羟基)喹啉-Cu(Ⅱ)高分子配合物是漆树酶的良好固定化载体,固定化漆树酶的米氏常数Km=4·85×10-3mol·L-1,小于天然漆树酶的米氏常数,固定化漆树酶的耐热性和耐酸碱性均优于天然漆树酶,并有一定的重复使用性。对漆树酶的固定化方式和固定化漆树酶的催化反应机理也进行了初步讨论。     

整体型大孔/介孔PDA/SiO2复合材料固定化漆酶及其在染料降解中的应用

用硬模板法制得具有三维连续贯通孔道结构的整体型大孔/介孔SiO₂，通过多巴胺（DA）在大孔/介孔SiO₂孔道表面的原位氧化聚合，制得聚多巴胺（PDA）功能化修饰的整体型大孔/介孔复合材料（PDA/SiO₂）。应用SEM、BET、FTIR和TG等技术对修饰前后的材料进行表征。以PDA/SiO₂为载体固定诺维信工业级漆酶，系统研究了pH、固定化时间、漆酶初始浓度及温度对漆酶固定化的影响；以偶氮荧光桃红作为模拟污染物，研究了固定化漆酶对染料的催化降解性能。结果显示，在漆酶浓度为80mg/mL、pH为4.0、固定化时间为6h及固定化温度为25℃时，固定化漆酶酶活达到最高（348.9U/g）。在偶氮荧光桃红浓度为10mg/L、pH为7.0、温度为30℃、降解时间为8h时，固定化漆酶对偶氮荧光桃红脱色率 ≥ 99.9%，且固定化漆酶易从反应体系中分离，重复使用性能良好。     

固定化脂肪酶的载体材料

脂肪酶是一种羧基酯水解酶,能够逐步将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸,也可以催化酯交换、酯合成等反应,广泛应用于食品、能源及医药等工业领域。但是,脂肪酶在应用环境中结构易被破坏而丧失活性。固定化脂肪酶是提高酶稳定性的一种有效手段,并能保持更高的催化活性。不同的固定化材料对酶的活性影响也不同,本文综述了固定化脂肪酶的无机、有机载体材料,以及近年来备受关注的纳米载体材料的研究进展,分析了各类材料的优缺点,并展望了固定化脂肪酶应用前景。     

酶自固定化方法研究进展

固定化酶有诸多优势,传统酶固定化方法通常需要外界辅助,但额外的固定化流程无疑会增加酶使用成本。近年来提出的酶自固定化则可在温和条件下实现自身固定化,简化固定流程,为降低酶的成本、促进酶的广泛应用提供了新思路。本文系统、深入介绍了无载体类型、自催化类型和自结合类型酶自固定化的方法,并指出其各自特点：无载体类型无需载体成本;自催化类型能有效降低载体成本,获得机械强度较高的固定化酶;自结合类型可在温和条件下易实现多酶固定。结合本文作者课题组的相关研究,阐述了酶自身催化的自固定化和蛋白或多肽介导的融合酶自固定化最新研究进展。最后指出当前研究的重点应致力于自固定化新方法的研发,为后期理性选择、合理组合自固定化方法奠定基础,以加快自固定化酶实际应用。     

聚偏氟乙烯（PVDF）膜的漆酶固定化及其应用研究进展

由于固定态漆酶的形态和性能均高于游离态漆酶,酶固定化技术也备受瞩目。近十年来,鲜有文献对漆酶的固定化进行全面的介绍。首先从漆酶种类、来源、氧化机制等方面对漆酶做了简要的介绍。然后从成膜前、后两方面系统地介绍了漆酶的膜固定化方法,并分析了几种固定方法的优缺点,同时对提高漆酶在高温下的存活率及热稳定性的方法进行了总结。最后介绍了漆酶固定化聚偏乙烯膜在水处理中的应用。     

磁性纳米粒子的制备及脂肪酶的固定化

建立了以纳米级磁性粒子为载体固定化脂肪酶的方法,优化了脂肪酶的固定化条件,考察了固定化酶的性质. 制备的磁性载体平均粒径20 nm,具有超顺磁性,分散和再分散效果好. 固定化酶的最适吸附时间为60 min,酶用量:载体量为1:1,固定化酶的酶活达到718 U/g. 结果表明,经纳米磁性粒子固定化后,脂肪酶得到活化,固定化酶比活为游离酶的1.8倍. 同时,固定化脂肪酶的pH稳定性显著提高.