学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

介孔材料的制备及其固定化木质素过氧化物酶特征的研究

作　者: 徐龙乾
导　师: 文湘华
学　校: 清华大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 介孔材料木质素过氧化物酶固定化稳定性
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 129次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

木质素过氧化物酶(LiP)对难降解污染物具备高效的降解能力,但弱稳定性和难以重复使用的缺点限制了其实际应用。酶的固定化是解决这些问题的最有效方法之一,但相关研究开展的还不多,本研究围绕合成性能优良的固定化酶载体和设计筛选适宜的固定化策略,开展了一系列研究工作。选用三嵌段共聚物P123为模板剂,以1,3,5-三异丙基苯(TIPB)为扩孔剂,在NaAC-HAC缓冲液中制备了介孔材料。系统考察了硅源、扩孔剂投加量、初始合成pH、初始合成温度等条件对介孔材料特性的影响。结果表明,当以正硅酸甲酯(TMOS)、正硅酸乙酯(TEOS)和液体水玻璃(NaSi)作硅源时,可分别获得“葡萄状”、“乒乓球状”和“麦穗状”的介孔材料。增加扩孔剂的投加量时,样品的孔径逐渐增大,但孔道有序度明显下降,宏观形貌也由规则的柱形变为不规则块状。逐渐提高初始合成pH时,样品的形貌实现了由块状物到球型颗粒的转变,孔结构由蠕虫状向二维六方状和囊泡状的转变。提高初始合成温度时,样品宏观形貌由规整的小球逐渐向粒径较大的球型颗粒和壳状物转变,且温度较低时易获得二维六方的介孔。确定的最佳介孔材料合成条件为:选用TMOS为硅源,TIPB的投加量为1.0g,初始合成pH和温度分别为3.5和12℃。选用最佳条件下合成的介孔材料对LiP进行物理吸附固定化,考察了酶的投加量和固定化时间对固定化效果的影响。确定初始酶量与载体最佳配比为76.8mg/g,最佳固定化时间为12 h。此时蛋白负载量8.87mg/g,固定化LiP表观活性为41.45U/mg。固定化LiP的pH稳定性和热稳定性都有明显提高,且具有较好的存储稳定性。重复使用6次后,固定化LiP仅可保留30%的活性。采用后嫁接法,选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPMDS)两种功能修饰剂分别对介孔材料进行-NH2修饰。修饰后的载体用于采用化学吸附法对LiP进行固定化。其蛋白质负载量分别为4.63mg/g和4.49mg/g,固定化LiP表观活性分别为10.22U/mg和10.55U/mg。选用戊二醛、对苯异硫氰酸酯、均三嗪和碳二亚胺四种偶联剂对LiP进行共价偶联固定化,结果发现均三嗪法的固定化效果最好,蛋白质负载量为12.15mg/g, LiP表观活性为541.9U/mg,与游离LiP相比,其具有更强的耐酸性,对温度却更敏感;且有良好的重复使用性能。对0.25mM的酸性橙,固定化LiP在200s内对其脱色率为30%;重复脱色5次后,仍能保持60%的脱色率。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-10
第1章引言  10-33
  1.1 白腐真菌及木质素降解酶  10-15
    1.1.1 白腐真菌  10-14
    1.1.2 木质素降解酶  14-15
  1.2 LiP 分子特征与酶学性质  15-18
    1.2.1 LiP 分子特征  15-16
    1.2.2 LiP 酶学性质  16-18
  1.3 LiP 在环境领域中的应用  18-21
  1.4 酶固定化方法的发展  21-28
    1.4.1 固定化技术研究进展  21-22
    1.4.2 固定化载体研究进展  22-24
    1.4.3 介孔材料研究进展  24-28
  1.5 固定化LiP 的研究进展  28-31
  1.6 研究目的与内容  31-33
    1.6.1 研究目的  31
    1.6.2 研究内容  31-32
    1.6.3 技术路线  32-33
第2章有序介孔材料的合成  33-61
  2.1 试验材料与仪器  33-34
    2.1.1 试验材料  33-34
    2.1.2 试验仪器  34
  2.2 试验方法  34-37
    2.2.1 介孔材料的合成  34-35
    2.2.2 介孔材料表征方法  35-36
    2.2.3 介孔材料评价方法  36-37
  2.3 结果与讨论  37-59
    2.3.1 不同硅源的优化  37-43
    2.3.2 扩孔剂投加量的优化  43-48
    2.3.3 初始合成pH 的优化  48-53
    2.3.4 初始合成温度的优化  53-59
    2.3.5 材料合成特性的综合分析  59
  2.4 本章小结  59-61
第3章有序介孔材料对LiP 的吸附固定化  61-77
  3.1 试验材料与仪器  61-65
    3.1.1 载体材料的选择  61-62
    3.1.2 LiP 的制备  62-64
    3.1.3 试验仪器  64-65
  3.2 试验方法  65-68
    3.2.1 LiP 的固定化  65
    3.2.2 固定化效果测定  65-66
    3.2.3 固定化条件的优化  66-67
    3.2.4 LiP 的酶学性质研究  67-68
  3.3 结果与讨论  68-76
    3.3.1 固定化条件优化  68-71
    3.3.2 LiP 的酶学性质研究  71-76
  3.4 本章小结  76-77
第4章介孔材料的-NH_2修饰及对LiP 吸附固定化  77-87
  4.1 材料与仪器  77-79
    4.1.1 试验材料  77-78
    4.1.2 试验仪器  78-79
  4.2 试验方法  79-80
    4.2.1 介孔材料的-NH_2 修饰  79
    4.2.2 -NH_2 修饰介孔材料的表征方法  79-80
    4.2.3 -NH_2 材料对LiP 的吸附固定化  80
    4.2.4 固定化LiP 效果测定  80
  4.3 结果与讨论  80-86
    4.3.1 晶相结构分析  80-81
    4.3.2 比表面积及孔径分布表征  81-82
    4.3.3 元素分析  82-84
    4.3.4 组分分析  84
    4.3.5 -NH_2 材料对LiP 的吸附固定化  84-86
  4.4 本章小结  86-87
第5章 –NH2修饰介孔材料对LiP 的共价偶联固定化  87-105
  5.1 材料与仪器  87-88
    5.1.1 试验材料  87-88
    5.1.2 试验材料  88
  5.2 试验方法  88-95
    5.2.1 共价偶联固定化方法  88-92
    5.2.2 固定化LiP 效果测定  92
    5.2.3 LiP 的酶学性质研究  92-93
    5.2.4 固定化LiP 对染料的脱色试验  93-95
    5.2.5 固定化LiP 重复脱色研究  95
  5.3 结果与讨论  95-103
    5.3.1 LiP 在-NH_2 介孔材料上的共价偶联固定化  95-96
    5.3.2 固定化LiP 的酶学性质研究  96-100
    5.3.3 固定化LiP 对染料的脱色研究  100-102
    5.3.4 固定化LiP 重复脱色率  102-103
  5.4 本章小结  103-105
第6章结论与建议  105-108
  6.1 结论  105-106
  6.2 建议  106-108
参考文献  108-123
致谢  123-124
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  124

介孔材料的制备及其固定化木质素过氧化物酶特征的研究

内容摘要

全文目录

相似论文