蛋黄-壳结构Fe3O4@SiO2@PMO磁性微球的制备及对漆酶的固定化

doi:10.7503/cjcu20180517

高等学校化学学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (2): 210.doi: 10.7503/cjcu20180517

蛋黄-壳结构Fe₃O₄@SiO₂@PMO磁性微球的制备及对漆酶的固定化

段秉怡, 王宇, 郭宁宁, 王润伟(), 张宗弢, 裘式纶

吉林大学化学学院, 无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012

收稿日期:2018-07-24 出版日期:2019-02-10 发布日期:2018-11-05
作者简介:
联系人简介: 王润伟, 男, 博士, 教授, 主要从事新型无机复合材料研究. E-mail: rwwang@jlu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21771082, 21771081, 21261130584)资助

Preparation of Yolk-shell Fe₃O₄@SiO₂@PMO Magnetic Microspheres for Laccase Immobilization^†

DUAN Bingyi, WANG Yu, GUO Ningning, WANG Runwei^*(), ZHANG Zongtao, QIU Shilun

College of Chemistry, State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry, Jilin University, Changchun 130012, China

Received:2018-07-24 Online:2019-02-10 Published:2018-11-05
Contact: WANG Runwei E-mail:rwwang@jlu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.21771082, 21771081, 21261130584)

摘要/Abstract

摘要：

以蛋黄-壳结构的Fe₃O₄@SiO₂@PMO磁性微球作为载体, 采用交联法对漆酶进行固定, 考察了戊二醛浓度等对固定效果的影响, 并对固定后漆酶的活性进行了研究. 结果表明, 蛋黄-壳结构的磁性微球负载漆酶仅需6 h, 磁性微球对漆酶的固载量高达475 mg/g. 固定后漆酶的稳定性显著提高, 在pH=2.5~4.5的强酸性条件下, 固定后漆酶酶活仍可保持70%以上, 即使温度升高至60 ℃, 固定后漆酶的相对酶活仍保持65%以上. 这说明漆酶经所合成的材料固定后, 其耐酸和耐热能力都明显优于游离漆酶. 包覆的Fe₃O₄粒子使得材料很容易经磁铁分离法回收, 固定后漆酶经磁分离循环使用10次后仍然能保留85%的酶活, 具有良好的可操作性和稳定性, 有效降低了漆酶的使用成本.

关键词: 周期性介孔无机-有机杂化二氧化硅, 蛋黄-壳结构磁性微球, 漆酶, 固定化

Abstract:

Yolk-shell Fe₃O₄@SiO₂@PMO magnetic microspheres were prepared and used to immobilize laccase using glutaraldehyde as the crosslinking agent. The influence of some experimental factors, such as glutaraldehyde concentration, crosslinking time and immobilization time, on laccase immobilization were investigated. The largest immobilization amount of laccase in the Fe₃O₄@SiO₂@PMO microspheres is 475 mg/g. After immobilization, the laccase could survive in harsh environment, showing relative enzyme activities of 70% and 65% at pH=2.5—4.5 and 60 ℃, respectively. This means immobilization on Fe₃O₄@SiO₂@PMO could afford higher stability than bare laccase. Besides, immobilized laccase could be recycled easily via simply magnetic separation, with activity retention of 85% even after 10 times recycle.

Key words: Periodic mesoporous hybrid inorganic-organic silica, Yolk-shell magnetic microspheres, Laccase, Immobilization

中图分类号:

TrendMD:

段秉怡, 王宇, 郭宁宁, 王润伟, 张宗弢, 裘式纶. 蛋黄-壳结构Fe₃O₄@SiO₂@PMO磁性微球的制备及对漆酶的固定化. 高等学校化学学报, 2019, 40(2): 210.

DUAN Bingyi,WANG Yu,GUO Ningning,WANG Runwei,ZHANG Zongtao,QIU Shilun. Preparation of Yolk-shell Fe₃O₄@SiO₂@PMO Magnetic Microspheres for Laccase Immobilization^†. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(2): 210.

图/表 7

Fig.1 TEM images of yolk-shell Fe3O4@SiO2@PMO microspheres(A, B) and Fe3O4@SiO2@PMO microspheres-laccase(C, D)

Fig.2 Wide-angle XRD patterns(A) and magnetic hysteresis loops recorded at 25 ℃ of Fe3O4(a), Fe3O4@SiO2(b) and yolk-shell Fe3O4@SiO2@PMO(c)(B)Inset of (B): yolk-shell Fe3O4@SiO2@PMO samples without(a) and with(b) magnet.

Fig.3 N2 adsorption-desorption isotherms(A) and pore size distribution(B) of yolk-shell Fe3O4@SiO2@PMO microspheres(a) and Fe3O4@SiO2@PMO microspheres-laccase(b)

Fig.4 Effect of glutaraldehyde concentration on immobilization amount and activity of laccase

Fig.5 Effect of crosslinking time(A) and immobilization time(B) on immobilization amount of laccase

Fig.6 pH stabilities(A) and temperature stabilities(B) of free laccase(a) and Fe3O4@SiO2@PMO microspheres immobilized laccase(b)

Fig.7 Lineweaver-Burk plot of free laccase(a) and Fe3O4@SiO2@PMO microspheres immobilized laccase(b)(A), and operational stability of Fe3O4@SiO2@PMO microspheres immobilized laccase(B)

参考文献 26

[1]	Thurston C. F., Microbiology, 1994, 140(1), 19-26
[2]	Eichlerova I., Snajdr J., Baldrian P., Chemosphere,2012, 88(10), 1154-1160
[3]	Fernández-Fernández M., Sanromán M., Moldes D., Biotechnol. Adv.,2013, 31(8), 1808-1825
[4]	Pang R., Li M., Zhang C., Talanta,2015, 131, 38-45
[5]	Godoy-Navajas J., Aguilar-Caballos M. P., Gómez-Hens A., Food Chem., 2015, 166, 29-34
[6]	Moreira S., Milagres A. M. F., Mussatto S. I., Sep. Purif. Technol., 2014, 135, 183-189
[7]	Couto S. R., Herrera J. L. T., Biotechnol. Adv.,2006, 24(5), 500-513
[8]	Verma M. L., Puri M., Barrow C. J., Crit. Rev. Biotechnol.,2016, 36(1), 108-119
[9]	Li Z., Barnes J. C., Bosoy A., Stoddart J. F., Zink J. I., Chem. Soc. Rev.,2012, 41(7), 2590-2605
[10]	Forde J., Tully E., Vakurov A., Gibson T. D., Millner P., Ó’Fágáin C., Enzyme Microb. Technol., 2010, 46(6), 430-437
[11]	Ispas C., Sokolov I., Andreescu S., Ana. Bioanal. Chem.,2009, 393(2), 543-554
[12]	Zhu Y. F., Shi J. L., Shen W. H., Chen H. R., Dong X. P., Ruan M. L., Nano. Technol.,2005, 16(11), 2633-2638
[13]	Salis A., Meloni D., Ligas S., Casula M. F., Monduzzi M., Solinas V., Dumitriu E., Langmuir,2005, 21(12), 5511-5516
[14]	Xu X. H., Lu P., Zhou Y. M., Zhao Z. Z., Guo M. Q., Mater. Sci. Eng.,2009, 29(7), 2160-2164
[15]	Xie W., Zang X., Food Chem.,2016, 194, 1283-1292
[16]	Kalantari M., Kazeneini M., Arpanaei A., Biochem. Eng. J., 2013, 79, 267-273
[17]	Gibson L. T., Chem. Soc. Rev., 2014, 43(15), 5173-5182
[18]	Hoffmann F., Cornelius M., Morell J., Fröba M., Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45(20), 3216-3251
[19]	Wang J., Zhang W., Gu C., Zhang W., Zhou M., Wang Z., Guo C., Sun L., Chemistry-An Asian Journal,2017, 12(24), 3162-3171
[20]	Lan J. N., Na W., Wei Q., Li Q. Y., Wang W., Nie Z. R., Chem. J. Chinese Universities,2010, 31(8), 1579-1584
	(兰甲宁, 纳薇, 韦奇, 李群艳, 王为, 聂祚仁. 高等学校化学学报, 2010, 31(8), 1579-1584)
[21]	Hudson S., Cooney J., Hodnett B. K., Magner E., Chem. Mater.,2007, 19(8), 2049-2055
[22]	Dai J., Zou H., Wang R., Wang Y., Shi Z., Qiu S., Green Chem.,2017, 19(5), 1336-1344
[23]	Wang L., Chen C., Tian M. J., Yang Y. X., Luo J. H., Ding B., Wang P. M., J. Inorg. Mater.,2013, 29(4), 677-688
	(王磊, 陈诚, 田美娟, 杨宇翔, 罗健辉, 丁斌, 王平美. 无机材料学报, 2013, 29#(4), 677-688)
[24]	Wang M. M., Li Q. Y., Wei Q., Nie Z. R., Chem. J. Chinese Universities,2013, 34(2), 299-305
	(王苗苗, 李群艳, 韦奇, 聂祚仁. 高等学校化学学报, 2013, 34#(2), 299-305)
[25]	Zimmerman A. R., Goyne K. W., Chorover J., Komarneni S., Brantley S. L., Org. Geochem., 2004, 35(3), 355-375
[26]	Huan W., Yang Y., Wu B., Yuan H., Zhang Y., Liu X., Chinese J. Chem., 2012, 30(12), 2849-2860

蛋黄-壳结构Fe₃O₄@SiO₂@PMO磁性微球的制备及对漆酶的固定化

Preparation of Yolk-shell Fe₃O₄@SiO₂@PMO Magnetic Microspheres for Laccase Immobilization^†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 26

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	周宁, 唐小华, 曹红, 查飞, 李春, 谢春燕, 徐明平, 孙艺格. 石榴状凝胶微球固定化漆酶的制备、表征及降解双酚A[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(2): 20210705.
[2]	朱浩天, 金美秀, 唐文思, 苏芳, 李阳光. 过渡金属-联咪唑-Dawson型钨磷酸盐杂化化合物的酶固定化性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220328.
[3]	李柳, 孙仕勇, 吕瑞, GOLUBEVYevgeny Aleksandrovich, 王可, 董发勤, 段涛, KOTOVAOlga Borisovna, KOTOVAElena Leonidovna. 铁氨基黏土-葡萄糖氧化酶纳米复合催化剂的构筑及多酶级联反应研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 803.
[4]	王欢, 所金泉, 王春艳, 王润伟. 氨基化树枝状介孔二氧化硅固定葡萄糖氧化酶用于检测葡萄糖[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(8): 1731.
[5]	高霞,潘会宾,乔成芳,陈凤英,周元,杨文华. 基于多级孔金属有机骨架构筑HRP固定化酶反应器及其染料降解应用[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(7): 1591.
[6]	宋艺超, 胡满成, 李淑妮, 翟全国, 蒋育澄. 基于中心辐射树枝状介孔二氧化硅构筑CPO固定化酶反应器及应用[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(9): 1805.
[7]	吴蓉, 董其惠, 孙伊伊, 苏二正. 吸附-纤维素覆膜联合固定化酶[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(9): 1888.
[8]	黄晓林, 谢睆, 曹红, 金宏杰, 李春, 吴廷华. 磁芯负载离子液体凝胶微球的制备、表征及在固定化细胞技术中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(4): 793.
[9]	范小雨,王可,孙仕勇,马彪彪,吕瑞. 铁氨基黏土纳米结构脂肪酶的构筑及催化特性[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(12): 2512.
[10]	高丰琴, 王珊, 王云芳, 赵丹蕾, 崔茹, 蒋育澄. 磁性氧化石墨烯固定化氯过氧化物酶及其在奥酸性蓝45脱色中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(5): 904.
[11]	李文娟, 赵一雷. 白腐菌漆酶耐盐性的生物信息学研究及氯离子、氧气和水分子输运通道分析[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(2): 255.
[12]	焦晶, 杨雪, 金兰娜, 高键, 周洋, 肖亚中, 张应玖. 枯草杆菌漆酶重要功能位点的保守性与可变性分析[J]. 高等学校化学学报, 2016, 37(7): 1320.
[13]	王碧翠, 王蔚, 张经纬, 袁直. 纳米金对内皮细胞黏附和增殖行为的调控[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(8): 1619.
[14]	黎春怡, 黄卓烈, 王春晓. 壳寡糖化学修饰对云芝漆酶催化活性和酶学性质的影响[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(4): 704.
[15]	夏莹, 曹昊, 张应玖. 多功能淀粉酶固定化中的底物保护效应[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(2): 330.