【摘 要】
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漆酶由于来源广、催化效率高以及可氧化底物种类繁多的特点,使漆酶具有极高的经济效益,在实际应用与研发中有不可估测的前景。相比于真菌漆酶,细菌漆酶具有更宽的温度及pH稳定性,在实际工业生产、环境治理中更具潜力。但由于一般酶制剂难以回收的特点,提高了漆酶的工业成本,通过酶固定化技术可以提高漆酶的重复利用率从而降低漆酶的使用成本,提高其经济价值。沸石咪唑酯骨架结构材料(Zeolitic Imidazola
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漆酶由于来源广、催化效率高以及可氧化底物种类繁多的特点,使漆酶具有极高的经济效益,在实际应用与研发中有不可估测的前景。相比于真菌漆酶,细菌漆酶具有更宽的温度及pH稳定性,在实际工业生产、环境治理中更具潜力。但由于一般酶制剂难以回收的特点,提高了漆酶的工业成本,通过酶固定化技术可以提高漆酶的重复利用率从而降低漆酶的使用成本,提高其经济价值。沸石咪唑酯骨架结构材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks,ZIFs)由Zn2+或其他金属离子与咪唑进行自组装配位合成,其作为一种新型酶固定化材料因孔隙率高、比表面积大以及孔径可调节等特点而备受瞩目。本研究利用原位包埋法成功将细菌漆酶固定于ZIF-8材料中。通过降低2-甲基咪唑浓度、引入铜离子的方法,获得改性材料aZIF-8-Cu。将漆酶利用原位包埋法固定化于改进材料上,相较于ZIF-8材料酶活回收率提高约2倍,酶活回收率达75.59%。对固定化漆酶(Lac@aZIF-8-Cu)进行XRD、热重分析、傅里叶红外光谱分析、扫描电镜表征实验。其中XRD图像显示漆酶的加入加快了aZIF-8-Cu的合成速度,热重分析、傅里叶红外光谱分析实验则证明漆酶成功固定于改进材料aZIF-8-Cu中扫描电子显微的图像显示aZIF-8-Cu材料相较于ZIF-8材料外观发生巨大改变。对游离漆酶和固定化漆酶(Lac@aZIF-8-Cu)进行相关酶学特性探究,发现固定化漆酶(Lac@aZIF-8-Cu)在保持游离漆酶的酶学特性的同时拓宽了漆酶的最适p H,在p H 6.2-6.6时均表现出较好的活性。通过对酶学特性的探究与表征实验均可证明,利用包埋法合成的固定化漆酶(Lac@aZIF-8-Cu)没有改变漆酶本身的蛋白构象。将固定化漆酶(Lac@aZIF-8-Cu)应用于偶氮染料活性黑5的降解。游离漆酶和固定化漆酶(Lac@aZIF-8-Cu)均可对活性黑5进行降解,但降解能力有限,在10 h时降解仍不足15%。引入天然介体,提高游离漆酶和固定化漆酶(Lac@aZIF-8-Cu)的降解效率,在漆酶添加量为100 U/L时,游离漆酶和固定化漆酶对活性黑5的降解率高于75%。固定化漆酶(Lac@aZIF-8-Cu)在降解4次后降解率低于50%,为提高重复利用率,将固定化漆酶(Lac@aZIF-8-Cu)二次固定化于海藻酸钙小球中。含有固定化漆酶(Lac@aZIF-8-Cu)的海藻酸钙小球9次循环降解后对活性黑5的降解率仍可达90%以上。游离漆酶及固定化漆酶的相关特性及应用效果可以为建立酶生物反应器去除偶氮染料活性黑5提供理论依据。
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