磁性氧化石墨烯固定化果胶酶

磁性氧化石墨烯固定化酶的研究鲜见报道,本实验采用水热沉淀法制备了铁磁性氧化石墨烯（magnetic graphene oxide,MGO）,通过交联剂固定化果胶酶。采用红外光谱和SEM表征了制备的MGO的活性基团和特性。结果表明MGO具有—OH等亲水活性基团,可以较好地分散在水相催化体系中。磁性氧化石墨烯的蛋白上载量可达1453mg/g MGO,远高于颗粒活性碳,硅藻土和粉末活性炭的上载量。并且研究了酶催化的动力学,酶的催化转化值7.41h?1,催化效率0.98mL/(h?mg),Km7.55mg/mL。固定化酶稳定性明显增强,且重复使用10次活性仍然可以保持在初始酶活的58％。     

羧基化磁性微球固定化谷氨酸脱羧酶

通过化学共沉淀法结合高锰酸钾氧化制备羧基化Fe₃O₄磁性微球，以该磁性微球作为载体，固定化谷氨酸脱羧酶。利用热重分析（TGA（、透射电镜（TEM（及振动样品磁强计（VSM（对羧基化磁性微球进行表征，结果表明该磁性微球磁含量约为95.1%，粒径均一，呈近似球形且具有超顺磁性。通过对固定化酶进行傅里叶红外光谱（FT-IR（、VSM和X射线衍射（XRD（分析，确定磁性微球载体与谷氨酸脱羧酶分子间形成酰胺键，实现共价结合且固定化酶前后粒子晶形完整，均具有良好的磁响应能力和超顺磁性。与游离谷氨酸脱羧酶相比，固定化酶的热稳定性和酸碱耐受性均有不同程度的提高，且制备的固定化酶重复使用10批后相对酶活力仍大于90%。     

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.     

氧化石墨烯固定化α-淀粉酶

以石墨粉为原料,使用改进Hummer法制备氧化石墨烯,采用沉积法固定化α-淀粉酶,并对固定条件进行优化。分别采用NaOH-CH₂ClCOOH法和HNO₃-H₂SO₄法制备羧基化氧化石墨烯,并将其用于固定化α-淀粉酶。结果表明,沉积法固定化酶的最适宜温度为65 ℃,最适宜pH=7.0。连续催化反应9次后,固定化酶活力仍能保持初始固定化酶活力的47.81%。经比较发现,NaOH-CH₂ClCOOH法更有利于羧基化氧化石墨烯的制备,该方法制备的羧基化氧化石墨烯产率为HNO₃-H₂SO₄法的1.2倍。     

聚乙烯亚胺/多巴胺改性氧化硅固定碳酸酐酶

利用聚乙烯亚胺（PEI）/多巴胺（DA）共沉积法改性氧化硅，并以此为载体固定化碳酸酐酶（CA）。考察了PEI/DA质量比、沉积时间对沉积率的影响，用傅里叶红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）对改性前后的微球进行了表征；研究了沉积率、载体用量、酶浓度及戊二醛（GA）浓度对固定化酶活回收率的影响；考察了固定化酶的储存稳定性和重复利用性。结果表明，随PEI/DA质量比增加，沉积率先增加后降低，质量比为1∶1时最大；随沉积时间增加，沉积率线性增长，10 h后PEI/DA体系沉积率为单独DA沉积改性的2.66倍，但沉积时间对N元素含量和酶活回收率影响不大；酶固定化时载体用量存在饱和值，CA和GA浓度的最优值分别为0.8 mg/ml和0.1%(质量)，此时酶活回收率可达78.8%。在25℃下储存30 d后，固定化酶的保留活性为77.2%，而游离酶只有12%；重复使用10次后，固定化酶仍能保持88.3%的相对活性。     

磺化聚苯并咪唑/膦酸改性氧化石墨烯质子交换复合膜的制备及性能

通过胺基膦酸化法改性氧化石墨烯（GO）合成接枝有膦酸基团和磺酸基团的膦酸改性氧化石墨烯（MGO）,热重分析表明MGO具有良好的热稳定性。通过原位聚合法将MGO掺杂到磺化聚苯并咪唑（SPBI）中,成功制备了SPBI/MGO质子交换复合膜。SEM表明膜表面致密,MGO的加入使断面出现片状结构。SPBI/MGO-1%复合膜的酸掺杂率最高达到248.8%,MGO的掺杂提高了复合膜的热稳定性。复合膜的干膜拉伸强度相对于Nafion117膜（26.65MPa）提高了36%,SPBI/MGO-1%的湿膜的拉伸强度达到69.46MPa,相较于SPBI膜提高了41.2%,复合膜具有较高的力学性能。SPBI/MGO复合膜的质子电导率随着MGO含量增加而逐渐增加,SPBI/MGO-1%复合膜在10%RH和160℃条件下质子电导率达到0.193S/cm,在高温低湿的质子交换膜燃料电池中有较高的应用前景。     

新型磁性氧化石墨烯的制备及其对Cd~(2+)的吸附性能

通过对改良Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)进行磁性负载得到一种磁性氧化石墨烯(MGO),并通过β-环糊精改性制备了一种功能化磁性氧化石墨烯(MGO/CD),研究了MGO/CD对水体中Cd~(2+)的吸附性能。通过形貌表征可以看出,GO被成功磁性负载,并接枝上了β-环糊精;磁强振动仪测试表明,MGO/CD的饱和磁化强度达到67. 55 emu/g,吸附材料的磁性能良好。吸附实验表明,在温度为303 K,吸附量随着pH的升高而增大,最高可达到193. 8 mg/g,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型与准二级动力学模型。外加磁场分离并重复利用5次,MGO/CD的吸附率依然稳定在93%以上,是一种对Cd~(2+)吸附性能优良的吸附剂。     

表面改性对酚醛树脂/氧化石墨烯复合材料的力学性能与摩擦性能的影响

采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,制备改性的氧化石墨烯(MGO),采用FTIR和XRD对MGO进行结构表征,通过共混、混炼、模压成型工艺制备酚醛树脂(PF)/MGO复合材料,研究GO的表面改性对PF复合材料的力学性能、动态力学性能和摩擦性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的磨损表面进行形貌分析。结果表明:GO的表面改性对提高PF复合材料的力学和动态力学性能、摩擦学性能具有明显效果,相比于未改性的PF/GO复合材料,其冲击强度提高了24.32%,弯曲强度提高了10.95%,弯曲模量提高了21.21%,松弛模量提高了42.22%,形变率降低了40.79%,同时改性的PF/MGO复合材料具有较高的摩擦系数和磨损率;扫描电镜观察结果显示,复合材料的磨损表面显得平整、光滑。     

功能化磁性纳米颗粒固定化脂肪酶研究

用葡萄糖酸对Fe3O4磁性纳米颗粒表面进行修饰,然后用水溶性碳化二亚胺（EDC）作偶联剂,对脂肪酶进行固定化。考察了偶联剂浓度、给酶量和反应时间对脂肪酶固定化过程的影响。结果表明,制备功能化磁性颗粒固定化酶的最佳条件为：偶联剂浓度为12．5mg／mL磷酸缓冲液（PBS）,给酶量为2．5mg／mLPBS,反应时间为24h。固定化脂肪酶表现出优异的热稳定性,60℃时酶活为游离酶的6倍。重复使用10次后,酶促活力依然保持80％以上。     

青霉素酰化酶在高磁性无机复合材料上的固定化研究

利用共沉淀方法制备出饱和磁化强度为66.2emu/g的Fe3O4,通过溶胶-凝胶进行氨基功能化改性后饱和磁强度仍高达27.2e-mu/g,其剩磁和矫顽力均为0。对不同反应工艺制备的磁性复合载体进行固定化青霉素酰化酶（PGA）,当戊二醛的浓度为0.02%时,固定化酶的起始表观酶活为3198.38 IU/g,当戊二醛的浓度为0.1%时,进行持续间歇8次使用后,活性为起始活性的86.1%。     

Zwitterionic polymer-coated porous poly(vinyl acetate–divinyl benzene)microsphere: A new support for enhanced performance of immobilized lipase

Enzyme immobilization has attracted great attention for improving the performance of enzymes in industrial applications. This work was designed to create a new support for Candida rugosa lipase(CRL) immobilization.A porous poly(vinyl acetate–divinyl benzene) microsphere coated by a zwitterionic polymer, poly(maleic anhydride-alt-1-octadecene) and N,N-dimethylethylenediamine derivative, was developed for CRL immobilization via hydrophobic binding. The catalytic activity, reaction kinetics, stabilities and reusability of the immobilized CRL were investigated. It demonstrated the success of the zwitterionic polymer coating and subsequent CRL immobilization on the porous microsphere. The immobilized lipase(p2-MS-CRL) reached27.6 mg·g~(-1) dry carrier and displayed a specific activity 1.5 times higher than free CRL. The increase of Vmax and decrease of Kmwere also observed, indicating the improvement of catalytic activity and enzyme-substrate affinity of the immobilized lipase. Besides, p2-MS-CRL exhibited significantly enhanced thermal stability and p H tolerance. The improved performance was considered due to the interfacial activation regulated by the hydrophobic interaction and stabilization effect arisen by the zwitterionic polymer coating. This study has thus proved the advantages of the zwitterionic polymer-coated porous carrier for lipase immobilization and its potential for further development in various enzyme immobilizations.     

核壳结构磁性树枝状纤维形有机硅固定化脂肪酶制备及其应用

为了提升脂肪酶的稳定性并构建新型固定化酶催化体系,利用改进的Winsor Ⅲ微乳液双连续相体系合成了超顺磁性Fe₃O₄内核和树枝状纤维形氧化硅外壳的核壳结构磁性有机硅纳米粒子（MMOSNs）,用于固定化南极假丝酵母脂肪酶B（CALB）。优化条件后CALB负载量为177.49 mg/g,比水解活性为27390 U/g。磁性有机硅通过与CLAB分子之间疏水相互作用及表面孔道结构,可有效激活CALB的界面活性并保护活性构象免受破坏,比游离酶和磁性无机硅固定化酶表现出更好的活性和稳定性。除此之外,将CALB@MMOSNs用于催化乙酰丙酸与十二醇的酯化反应最高转化率为85.05%,重复使用9次后仍保留68.94%转化率,而商业化N435只保留29.83%。证明疏水性磁性核壳结构有机硅是固定化CALB的良好载体,可有效扩展脂肪酶的工业应用。     

Conjugation of a zwitterionic polymer with dimethyl chains to lipase significantly increases the enzyme activity and stability

Enzyme-polymer conjugates are complex molecules with great practical significance. This work was designed to develop a novel enzyme-polymer conjugate by covalently coupling a zwitterionic polymer with side dimethyl chains (pID) to Candida rugosa lipase (CRL) via the reaction between the anhydrides of polymer chains with the amino groups of the enzyme. The resulting two CRL-pID conjugates with different pID grafting densities were investigated in term of the catalytic activity, stability and structural changes. In comparison with native CRL, both the CRL conjugates displayed 2.2 times higher activity than the native enzyme, and showed an increase in the maximum reaction rate (V_max) and a decrease in the Michaelis constant (K_m), thus resulting in about three-fold increases in the catalytic efficiency (k_cat/K_m). These are mainly attributed to the activation of lipase by the hydrophobic alky side chains. Moreover, the thermostability and pH tolerance of the lipase conjugates were significantly enhanced due to the stabilizing effect of the zwitterion moieties. For instance, a five-fold increase of the enzyme half-life at 50℃ for the high-pID conjugated CRL was observed. Spectroscopic studies reveal that the pID conjugation protected the enzyme in the changes in its microenvironment and conformation, well correlating with enhanced activity and stability of lipase conjugates. The findings indicate that enzyme conjugation to the zwitterionic polymer is promising for improving enzyme performance and deserves further development.     

磁性壳聚糖微球的制备及其用于甲酸脱氢酶的固定化

分别采用乳化交联法和共沉淀法制备磁性壳聚糖微球载体,并对形貌结构进行比较,结果表明,采用共沉淀法制备的磁性壳聚糖微球负载Fe3O4的效果好,故将其作为载体固定甲酸脱氢酶。最佳固定化条件:添加酶量9 U.g-1,pH=7.0,固定化时间5 h。游离酶和固定化酶的最适宜反应温度分别为50℃和30℃;游离酶的最适宜pH=7.0,固定化酶的最适宜pH=6.0;将游离酶和固定化酶分别置于60℃恒温水浴放置180 min后,游离酶和固定化酶的相对酶活力分别为0.78%和40.39%;将游离酶和固定化酶置于不同pH的缓冲液中保存1 h后,在强酸(pH=2.0)和强碱(pH=10.0)条件下,固定化酶的相对酶活力分别为11.03%和38.43%,游离酶已全部失活;固定化酶重复使用6次后,相对酶活力为73.53%,表明固定化酶具有较好的热稳定性、酸碱稳定性和操作稳定性。     

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%。     

氨基硅烷功能化磁性材料固定化琼胶酶的性能

利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对制备的SiO₂包覆Fe₃O₄复合粒子(Fe₃O₄@SiO₂)进行改性，制备了氨基硅烷功能化磁性材料Fe₃O₄@SiO₂-NH₂，将Fe₃O₄@SiO₂-NH₂作为载体用于固定化琼胶酶。采用SEM、FTIR、VSM对Fe₃O₄@SiO₂-NH₂和固定化琼胶酶进行了表征，对琼胶酶的固定化条件进行了优化，评价了固定化琼胶酶的性能。结果表明，琼胶酶成功固定在载体上。Fe₃O₄@SiO₂-NH₂的磁化饱和强度为48.4 emu/g，固定化琼胶酶的磁化饱和强度为42.8 emu/g...     

磁性壳聚糖微球的合成及其在固定化血管紧张素转化酶的应用

以化学共沉淀法合成Fe3O4纳米粒子为磁核,采用乳化交联法制备磁性壳聚糖微球,并对其形貌、结构和磁饱和强度等性质进行了表征。以磁性壳聚糖微球作为载体,固定化猪肺粗提物中的血管紧张素转化酶,并对固定化条件进行研究。结果表明,固定化血管紧张素转化酶的最佳条件为：pH值为8.3,最佳温度为50 ℃,最佳时间为1.5 h,最佳酶溶液蛋白浓度为6 mg/mL,此时固定化酶活力最高为0.048 U/g微球。与游离酶相比,固定化酶的pH值稳定性和热稳定性均得到提高。固定化酶重复使用10次,仍然保持40%以上相对活力,说明磁性壳聚糖微球是固定化血管紧张素转化酶的良好载体。     

仿生合成氧化锆固定化漆酶处理孔雀石绿

以溶菌酶作为诱导剂,仿生合成了ZrO₂固定化漆酶纳米颗粒,其酶活回收率达59%,采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、能谱仪（EDS）、热重分析仪（TGA）等手段对ZrO₂纳米颗粒及ZrO₂固定化漆酶颗粒进行表征,结果表明漆酶可成功固定到ZrO₂颗粒中,同时还证明了溶菌酶既作为诱导剂催化ZrO₂的形成,又作为生物模板同酶一起包埋在ZrO₂颗粒中。固定化漆酶的最适pH为3,最适温度为70℃,相比于游离酶,其pH、温度稳定性都有明显提高;固定化漆酶纳米颗粒在4℃下储存30d,活性为初始酶活的95%,重复使用5次,固定化酶的残余酶活力仍有60%。此外,固定化漆酶在6h内对孔雀石绿染料的脱色率高达95%以上,通过紫外-可见吸收光谱分析（UV-vis）可知,固定化漆酶对孔雀石绿染料的处理是由吸附和降解联合作用引起的脱色。