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

doi:10.7503/cjcu20170617

高等学校化学学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (5): 904.doi: 10.7503/cjcu20170617

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

高丰琴^1,², 王珊¹, 王云芳¹, 赵丹蕾², 崔茹², 蒋育澄²

1. 咸阳师范学院化学与化工学院, 咸阳 712000
2. 陕西师范大学化学化工学院, 西安 710119

收稿日期:2017-09-12 出版日期:2018-04-10 发布日期:2018-04-10
作者简介:
联系人简介: 高丰琴, 女, 副教授, 主要从事生物化工方面的研究. E-mail: gaofq08@126.com ;蒋育澄, 女, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事酶工程研究. E-mail: jyc@snnu.edu.cn
基金资助:
陕西省教育厅科研计划项目(批准号: 16JK1827)和国家自然科学基金(批准号: 21703189)资助.

Immobilization of Chloroperoxidase with Magnetic Graphene Oxide and Its Application of Decolorization of Acid Blue 45^†

GAO Fengqin^1,^2,^*, WANG Shan¹, WANG Yunfang¹, ZHAO Danlei², CUI Ru², JIANG Yucheng^2,^*

1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xianyang Normal University, Xianyang 712000, China
2. School of Chemistry & Chemical Engineering, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China;

Received:2017-09-12 Online:2018-04-10 Published:2018-04-10
Contact: GAO Fengqin,JIANG Yucheng
Supported by:
† Supported by the Scientific Research Program Funded by Shaanxi Provincial Education Department, China(No.16JK1827) and the National Natural Science Foundation of China(No. 21703189).

摘要/Abstract

摘要：

以氧化石墨烯和Fe₃O₄为原料制备磁性氧化石墨烯, 采用吸附法将氯过氧化物酶固定在磁性氧化石墨烯上, 考察了固定化体系缓冲溶液pH值、固定化时间及反应温度对固定效果的影响. 以氯过氧化物酶催化氧化奥酸性蓝45染料脱色反应为模型反应, 探讨了固定化氯过氧化物酶的操作稳定性. 实验结果表明, pH=3.5, 反应15 min、反应温度15 ℃为固定化氯过氧化物酶的最佳催化条件; 采用共沉淀法制备载体, 加入的NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O与氧化石墨烯(GO)质量比为10.7∶1时, 得到的磁性氧化石墨烯(TMGO)的酶固载量大于二者质量比为5.35∶1时得到的磁性氧化石墨烯(FMGO), 这可能与FMGO氧化石墨烯表面的Fe₃O₄含量不足有关; 与游离酶相比, 固定化氯过氧化物酶表现出更好的酸碱稳定性、 H₂O₂稳定性、热稳定性和储存稳定性, 在35~50 ℃, 聚集或堆积的磁性氧化石墨烯(TMGO)片层打开, 导致固定化酶活损失率明显小于游离酶. 重复使用5次后, TMGO-氯过氧化物酶(CPO)的相对活性仍然保持在60%以上.

关键词: 磁性氧化石墨烯, 氯过氧化物酶, 固定化, 奥酸性蓝45

Abstract:

Magnetic graphene oxide(MGO) was prepared using graphene oxide(GO) and Fe₃O₄. Chloro-peroxidase(CPO) was immobilized via adsorption method in MGO, and the immobilization conditions, such as the temperature, time and pH value of the buffer solution, were optimized. The operating stability of immobilized CPO was studied using CPO as catalyst for the degradation of acid blue 45. The activity stability of immobilized CPO was investigated from four aspects of acid base stability, H₂O₂ stability, thermal stability and storage stability using CPO as catalyst for the decolorization of acid blue 45. The results show that the optimal conditions are the phosphate buffer pH=3.5, the reaction time 15 min and the temperature 15 ℃. TMGO{m[NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O]∶m(GO)=10.7∶1} is a better immobilized carrier than FMGO{m[NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O]∶m(GO)=5.35∶1}. And the immobilized CPO shows a better operation stability than the free enzyme. The accumulation layer of TMGO is opened at 35—50 ℃, leading to the loss rate of immobilized enzyme activity significantly less than that of the free enzyme. TMGO-CPO has a good reusability that the activity is still over 60% after recycling 5 times.

Key words: Magnetic graphene oxide, Chloroperoxidase, Immobilization, Acid blue 45

中图分类号:

O629
Q814.3

TrendMD:

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. 高等学校化学学报, 2018, 39(5): 904.

GAO Fengqin,WANG Shan,WANG Yunfang,ZHAO Danlei,CUI Ru,JIANG Yucheng. Immobilization of Chloroperoxidase with Magnetic Graphene Oxide and Its Application of Decolorization of Acid Blue 45^†. Chem. J. Chinese Universities, 2018, 39(5): 904.

图/表 10

Fig.1 XRD patterns of GO(a) and TMGO(b)

Fig.2 SEM images of GO(A), TMGO(B) and TMGO-CPO(C)

Fig.3 TEM images of GO(A), FMGO(B), TMGO(C) and TMGO-CPO(D)

Fig.4 Effects of the pH values(A), time(B) and temperatures on the immobilization of CPO with FMGO

Fig.5 Effects of pH value on the catalytic activity of free(a) and immobilized CPO(b)

Fig.6 Effects of H2O2 concentration on the catalytic activity of free(a) and immobilized CPO(b)

Fig.7 Optimum temperature conditions for dye decolorization of CPO and TMGO-CPO from 15 ℃ to 40 ℃(A) and thermal stability of enzymes of CPO and TMGO-CPO from 25 ℃ to 90 ℃(B)

Fig.8 Illustration of the TMGO layer dispersed due to thermal diffusion

Fig.9 Storage stability of free CPO and immobilized CPO

Fig.10 Reusability of immobilized CPO

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