一種花球狀Co₃(PO₄)₂/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種花球狀Co3(PO4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器及其應(yīng)用，該納米反應(yīng)器是將氯過(guò)氧化物酶、醋酸鈷加入pH值為3～6的磷酸緩沖液中，所得混合液經(jīng)靜置、除去上層清液、真空干燥，即可得到直徑較小、致密性較好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的花球狀Co3(PO4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，所得花球狀Co3(PO4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器熱穩(wěn)定性好、對(duì)反應(yīng)環(huán)境的耐受性高，且暴露在表面的氯過(guò)氧化物酶總量較多，增加了其在反應(yīng)中與底物的接觸面積，用于降解三苯甲烷類水溶性染料時(shí)表現(xiàn)出較高的催化活性，5分鐘內(nèi)對(duì)結(jié)晶紫的降解率可達(dá)到80％以上，具有較好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
-種花球狀C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器及其 應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于酶的固定化技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納 米反應(yīng)器及其合成方法和在催化降解=苯甲燒類水溶性染料結(jié)晶紫中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 酶促反應(yīng)有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如:反應(yīng)條件溫和(常溫常壓和接近生理狀態(tài)下的抑)、反 應(yīng)快、選擇性好等，而且在有機(jī)反應(yīng)中可W避免復(fù)雜的官能團(tuán)保護(hù)或活化等步驟，因而比一 般的有機(jī)合成更高效、更經(jīng)濟(jì)、更綠色。然而盡管具有上述優(yōu)勢(shì)，由于酶在高溫、強(qiáng)酸強(qiáng)堿、 存在有機(jī)溶劑等實(shí)際反應(yīng)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間操作的穩(wěn)定性較差W及難W從反應(yīng)體系中分離而 重復(fù)使用等缺點(diǎn)，使得其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用受到阻礙。運(yùn)些缺點(diǎn)一般來(lái)說(shuō)可W通過(guò)酶的 固定化得到改善。酶的固定化可增強(qiáng)酶蛋白對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，提高其操作穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)酶 蛋白的重復(fù)使用，從而提高其經(jīng)濟(jì)效益。
[0003] 酶的固定化技術(shù)可W分為如下=大類：
[0004] 1、與固體載體結(jié)合：（a)通過(guò)吸附結(jié)合，即通過(guò)氨鍵疏水相互作用；（b)通過(guò)離子鍵 相結(jié)合;（C)通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合。
[0005] 2、交聯(lián)法:指通過(guò)雙功能試劑，將酶和酶聯(lián)結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固定化方法。例如通過(guò) 戊二醒的交聯(lián)作用。
[0006] 3、包埋：（a)包埋在各種凝膠中，如藻酸巧；（b)包埋在膜反應(yīng)器中，如中空的纖維 反應(yīng)器；（C)包埋在可逆的膠束、囊泡中。
[0007] 2012年，Richard N.Zare課題組通過(guò)自組裝的方法，第一次制備出了 WCu(n)作 為無(wú)機(jī)部分、各種蛋白質(zhì)作為有機(jī)部分的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米花。蛋白質(zhì)與cu(n)之間的作 用使得材料生長(zhǎng)成了具有納米尺寸的花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)。當(dāng)酶作為雜化納米花的有機(jī)部分時(shí)，與 游離酶相比，該材料上酶的催化活性與穩(wěn)定性都得到了提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種穩(wěn)定性和催化活性高的C03(P化)2/氯過(guò) 氧化物酶雜化納米反應(yīng)器，W及該納米反應(yīng)器在氧化降解=苯甲燒類水溶性染料中的應(yīng) 用。
[0009] 解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該納米反應(yīng)器由下述方法制備得到：向抑 值為3~6的憐酸緩沖液中加入氯過(guò)氧化物酶、醋酸鉆，混合均勻，所得混合液中氯過(guò)氧化物 酶的濃度為0.25~0.6曲lol/L、醋酸鉆的濃度是5~然后將所得混合液靜置后除去 上層清液，再真空干燥，得到C〇3(P化)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器。
[0010] 本發(fā)明的花球狀C〇3(P化)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器優(yōu)選由下述方法制備得 到:向抑值為5.5~6的憐酸緩沖液中加入氯過(guò)氧化物酶、醋酸鉆，混合均勻，所得混合液中 氯過(guò)氧化物酶的濃度為0.4~0.5皿ol/L、醋酸鉆的濃度是6~然后將所得混合液 放入恒溫培養(yǎng)箱中20°C靜置3天后除去上層清液，再在32°C下真空干燥。
[0011] 本發(fā)明花球狀C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器在催化降解S苯甲燒類水 溶性染料中的應(yīng)用，其中所述的=苯甲燒類水溶性染料為結(jié)晶紫、孔雀石綠、苯胺藍(lán)中的任 意一種，具體使用方法為：向pH值為2~4的憐酸緩沖液中加入花球狀C〇3(P化)2/氯過(guò)氧化物 酶雜化納米反應(yīng)器、待降解的=苯甲燒類水溶性染料樣品和此化水溶液，混合均勻，所得混 合液在室溫下避光靜置3~5分鐘，其中所述花球狀C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng) 器中固載的氯過(guò)氧化物酶與此化、=苯甲燒類水溶性染料的摩爾比為1:40~50:150~750， 所述的出化水溶液的濃度為0.1mol/L。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0013] 1、本發(fā)明直接在憐酸緩沖液中加入氯過(guò)氧化物酶和醋酸鉆，鉆離子與氯過(guò)氧化物 酶分子表面的簇基、氨基、徑基及酷胺鍵等官能團(tuán)配位，形成晶核，然后在結(jié)構(gòu)引導(dǎo)劑氯過(guò) 氧化物酶的作用下，晶核之間通過(guò)氯過(guò)氧化物酶分子的黏合作用逐漸生長(zhǎng)成片狀結(jié)構(gòu)，片 狀結(jié)構(gòu)繼續(xù)生長(zhǎng)并自組裝成納米級(jí)的繁密的多層花瓣?duì)畹那蛐渭{米花結(jié)構(gòu)C〇3(P〇4)2/氯過(guò) 氧化物酶雜化納米反應(yīng)器。其中醋酸鉆中的C曲co〇-離子直接影響產(chǎn)品的形貌、大小、致密程 度。
[0014] 2、本發(fā)明納米反應(yīng)器的制備方法簡(jiǎn)單，所得花球狀C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化 納米反應(yīng)器直徑較小，致密性較好，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，暴露在表面的氯過(guò)氧化物酶總量較多，增 加了其在反應(yīng)中與底物的接觸面積，且熱穩(wěn)定性W及對(duì)反應(yīng)環(huán)境的耐受性都有所提高。
[0015] 3、本發(fā)明花球狀C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器用于降解S苯甲燒類水 溶性染料表現(xiàn)出較高的催化活性，5分鐘內(nèi)對(duì)結(jié)晶紫的降解率可達(dá)到80% W上，具有較好的 應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是實(shí)施例1制備的C〇3(P化)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器的掃描電鏡圖。 [0017]圖視對(duì)比例1中未固定氯過(guò)氧化物酶合成的C〇3(P〇4)2化合物的掃描電鏡圖。
[0018] 圖3是實(shí)施例1制備的C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器的邸姻。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于 運(yùn)些實(shí)施例。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 向9.375mL0.1mol/LpH值為5.8的憐酸緩沖液中加入25化0.2mmol/L氯過(guò)氧化物 酶水溶液、600化O.lmmol/L醋酸鉆水溶液，混合均勻，所得混合液中氯過(guò)氧化物酶的濃度為 0.5皿ol/L、醋酸鉆的濃度為6mmol/L，然后將所得混合液放入恒溫培養(yǎng)箱中20°C靜置3天后 除去上層清液，再置于真空干燥箱中在32°C下真空干燥，得到花球狀C〇3(P化)2/氯過(guò)氧化物 酶雜化納米反應(yīng)器。
[0022] 對(duì)比例1
[0023] 向9.41111^0.1111〇1/1口巧直為5.8的憐酸緩沖液中加入600化0.1111111〇1/1醋酸鉆水溶 液，混合均勻，所得混合液中醋酸鉆的濃度為6mmol/L，然后將所得混合液放入恒溫培養(yǎng)箱 中20°C靜置3天后除去上層清液，再置于真空干燥箱中在32°C下真空干燥。
[0024] 采用Quan化200型環(huán)境掃描電子顯微鏡(FEI公司）、D/Max2550VB+/PC型全自動(dòng)X射 線衍射儀（日本理學(xué)公司）分別對(duì)對(duì)比例1和實(shí)施例1所得產(chǎn)品進(jìn)行表征，結(jié)果見圖1~3。由 圖1和圖2可見，對(duì)比例1中未添加氯過(guò)氧化物酶得到的產(chǎn)品雖然也為層狀結(jié)構(gòu)，但沒有特定 的形貌形成。而實(shí)施例1中得到的產(chǎn)品是由納米片自組裝而成的花球狀結(jié)構(gòu)，它呈現(xiàn)多層花 瓣?duì)畹谋砻嫘蚊?，比表面積較大，說(shuō)明氯過(guò)氧化物酶在花球形成的過(guò)程中是通過(guò)酶分子的 黏合作用使納米片形成了規(guī)則的球狀結(jié)構(gòu)。由圖3可見，實(shí)施例1所得產(chǎn)品的XRD衍射曲線與 C〇3(P〇4)2標(biāo)準(zhǔn)卡片一致，說(shuō)明所得產(chǎn)品為花球狀C〇3(P化)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器， 其中氯過(guò)氧化物酶的固載量為53.5mg/g。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 向9.475mL0.1mol/L抑值為3的憐酸緩沖液中加入25化0.1 mmol/L氯過(guò)氧化物酶 水溶液、500化O.lmmol/L醋酸鉆水溶液，混合均勻，所得混合液中氯過(guò)氧化物酶的濃度為 0.25WHO1/L、醋酸鉆的濃度為5mmol/L，然后將所得混合液放入恒溫培養(yǎng)箱中20°C靜置3天 后除去上層清液，再置于真空干燥箱中在32°C下真空干燥，得到花球狀C〇3(P化)2/氯過(guò)氧化 物酶雜化納米反應(yīng)器，其中氯過(guò)氧化物酶的固載量為45.7mg/g。
[0027] 實(shí)施例3
[002引向9.070mL0.1mol/L抑值為5的憐酸緩沖液中加入30化0.2mmol/L氯過(guò)氧化物酶 水溶液、900化O.lmmol/L醋酸鉆水溶液，混合均勻，所得混合液中氯過(guò)氧化物酶的濃度為 0.6皿ol/L、醋酸鉆的濃度為9mmol/L，然后將所得混合液放入恒溫培養(yǎng)箱中20°C靜置3天后 除去上層清液，再置于真空干燥箱中在32°C下真空干燥，得到花球狀C03(P化)2/氯過(guò)氧化物 酶雜化納米反應(yīng)器，其中氯過(guò)氧化物酶的固載量為50.6mg/g。
[00巧]實(shí)施例4
[0030] 實(shí)施例1制備的花球狀C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器在催化降解結(jié)晶 紫中的應(yīng)用，具體方法如下：
[0031] 分別向1.5mL0.1mol/L pH值為2、2.5、2.75、3、3.5、4的憐酸緩沖液中加入43mg花 球狀C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器、200化O.lmmol/L結(jié)晶紫水溶液和23ii LO.lmol/L此化水溶液，混合均勻，其中花球狀C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器中 固載的氯過(guò)氧化物酶與出化、結(jié)晶紫的摩爾比為1:43:370,室溫避光靜置5分鐘。采用紫外可 見分光光度計(jì)在特征吸收波長(zhǎng)為58化m處測(cè)定降解前后體系的吸光度值，根據(jù)下述公式計(jì) 算降解率*
[0032]
[0033] 其中，Ao表示降解前體系在583nm處的吸光度值，At表示降解后體系在583nm處的吸 光度值。測(cè)試結(jié)果見表1。
[0034] 表1 pH值對(duì)降解率的影響 「00禮1
[0036]由表1可見，在抑值為2~4時(shí)，采用本發(fā)明花球狀C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納 米反應(yīng)器催化降解水溶性染料結(jié)晶紫，避光5分鐘結(jié)晶紫的降解率即可達(dá)到86% W上，而且 在pH值為2.75時(shí)，結(jié)晶紫幾乎完全降解，說(shuō)明本發(fā)明C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng) 器具有較高的催化活性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種花球狀C〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器，其特征在于它由下述方法制 備得到：向pH值為3~6的磷酸緩沖液中加入氯過(guò)氧化物酶、醋酸鈷，混合均勻，所得混合液 中氯過(guò)氧化物酶的濃度為0.25~0.6ymol/L、醋酸鈷的濃度是5~9mmol/L;然后將所得混合 液靜置后除去上層清液，再真空干燥，得到C 〇3(P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的花球狀C〇3(P04)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器，其特征在 于：向pH值為5.5~6的磷酸緩沖液中加入氯過(guò)氧化物酶、醋酸鈷，混合均勻，所得混合液中 氯過(guò)氧化物酶的濃度為0.4~0.5ymol/L、醋酸鈷的濃度是6~8mmol/L。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的花球狀C〇3(P04)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器，其特征在 于:將所得混合液放入恒溫培養(yǎng)箱中20°C靜置3天后除去上層清液，再在32°C下真空干燥。4. 權(quán)利要求1所述的花球狀C〇3(P04)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器在催化降解三苯 甲烷類水溶性染料中的應(yīng)用。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的花球狀C〇3(P04)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器在催化降解 三苯甲烷類水溶性染料的應(yīng)用，其特征在于:所述的三苯甲烷類水溶性染料為結(jié)晶紫、孔雀 石綠、苯胺藍(lán)中的任意一種。6. 權(quán)利要求4或5所述的花球狀C〇3(P04)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器在催化降解三 苯甲烷類水溶性染料中的應(yīng)用，其特征在于：向pH值為2~4的磷酸緩沖液中加入花球狀C 〇3 (P〇4)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器、待降解的三苯甲烷類水溶性染料樣品和H2〇 2水溶 液，混合均勻，所得混合液在室溫下避光靜置3~5分鐘。7. 權(quán)利要求6所述的花球狀C〇3(P04)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器在催化降解三苯 甲烷類水溶性染料中的應(yīng)用，其特征在于:所述的花球狀C 〇3(P04)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米 反應(yīng)器中固載的氯過(guò)氧化物酶與H 2〇2、三苯甲烷類水溶性染料的摩爾比為1:40~50:150~ 750〇8. 權(quán)利要求6所述的花球狀C〇3(P04)2/氯過(guò)氧化物酶雜化納米反應(yīng)器在催化降解三苯 甲烷類水溶性染料中的應(yīng)用，其特征在于:所述的H 2〇2水溶液的濃度為0. lmol/L。
【文檔編號(hào)】C02F3/34GK106047852SQ201610466398
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】蔣育澄, 樊雪婷, 胡滿成, 李淑妮, 翟全國(guó)
【申請(qǐng)人】陜西師范大學(xué)