COF-LZU1在醋酸缓冲溶液中的合成及固定化酶研究

doi:10.7503/cjcu20240368

高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 20240368.doi: 10.7503/cjcu20240368

COF-LZU1在醋酸缓冲溶液中的合成及固定化酶研究

刘孟, 徐毅, 杨帆(), 周全, 任晶, 任瑞鹏, 吕永康()

太原理工大学化学与化工学院，省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室，太原 030024

收稿日期:2024-07-28 出版日期:2025-02-10 发布日期:2024-10-14
通讯作者: 杨帆 E-mail:yangfan@tyut.edu.cn;lykang@tyut.edu.cn
作者简介:吕永康，男，博士，教授，主要从事生物法处理废水方面的研究. E-mail： lykang@tyut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21707098);山西省应用基础研究计划项目(20210302124431);吕梁市校地合作重点研发专项(2022XDHZ07)

Synthesis of COF-LZU1 in Acetate Buffer and Immobilized Enzyme Study

LIU Meng, XU Yi, YANG Fan(), ZHOU Quan, REN Jing, REN Ruipeng, LYU Yongkang()

College of Chemistry and Chemical Engineering，Taiyuan University of Technology，State Key Laboratory of Clean and Efficient Coal Utilization，Taiyuan 030024，China

Received:2024-07-28 Online:2025-02-10 Published:2024-10-14
Contact: YANG Fan E-mail:yangfan@tyut.edu.cn;lykang@tyut.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(21707098);the Applied Fundamental Research Program of Shanxi Province, China(20210302124431);the Key Research and Development Program for College-local Governments Cooperation in Lvliang City, China(2022XDHZ07)

1. ESM to 20240368.pdf(1281KB)

摘要/Abstract

摘要：

在醋酸缓冲溶液中于室温合成了COF-LZU1，并用于固定化漆酶和辣根过氧化物酶. 通过优化反应浓度、时间、缓冲溶液pH值、温度、洗涤溶剂和干燥方式等条件，在pH=4.5的醋酸缓冲溶液中，于室温下搅拌30 min，合成了具有高结晶度的COF-LZU1，其比表面积高达501 m²/g，且具有较高的热稳定性(480 ℃). 在最优反应条件下，以COF-LZU1为载体，采用原位包埋法对漆酶和辣根过氧化物酶进行固定化，并对其性质进行了研究. 实验结果表明，固定化酶的活性高达84.26%和73.66% (相对于游离酶活性)，且在循环使用10次后，其相对活性仍保持约80%. 通过多个结合位点， COF-LZU1可有效稳定酶的活性构象，使其不易发生结构变形，提高了酶的热稳定性、 pH稳定性和重复使用性等. 醋酸缓冲溶液是生化实验中常用的缓冲溶液，本研究中其既作为溶剂又作为催化剂，与现有合成方法相比，该方法更有利于提高生物分子的稳定性，并有望为固定化酶提供新的解决方案.

关键词: COF-LZU1, 醋酸缓冲溶液, 室温, 固定化酶

Abstract:

COF-LZU1 was synthesized in acetate buffer at room temperature and used to immobilize laccase and horseradish peroxidase. Firstly， by optimizing the reaction conditions such as reaction concentration， reaction time， pH value of the acetate buffer， reaction temperature， washing solvent and drying method. In acetate buffer， COF-LZU1 was synthesized with high crystallinity at pH=4.5 with stirring at room temperature for 30 min， which has high specific surface area up to 501 m²/g， and higher thermal stability（480 ℃）. Then， under the aforementioned optimal reaction conditions， laccase and horseradish peroxidase were immobilized by in situ embedding with COF-LZU1 as a carrier， and their properties were investigated， which showed that the enzyme activities after immobilization were as high as 84.26% and 73.66%（with respect to the free enzyme activity）， and the relative activities were still maintained at about 80% after cycling for 10 times of use. Through multiple binding sites， COF-LZU1 effectively stabilized the active conformation of the enzyme， which made it less prone to structural deformation and improved the thermal stability， pH stability and reusability of the enzyme， etc. Acetate buffer is a commonly used buffer in biochemical experiments， which was used as both a solvent and a catalyst in the present experiments. Compared with the existing synthetic methods， the method has a better effect on the stability of biomolecules and is expected to provide a new solution for enzyme immobilization.

Key words: COF-LZU1, Acetate buffer, Room temperature, Immobilized enzyme

中图分类号:

O621.3

TrendMD:

刘孟, 徐毅, 杨帆, 周全, 任晶, 任瑞鹏, 吕永康. COF-LZU1在醋酸缓冲溶液中的合成及固定化酶研究. 高等学校化学学报, 2025, 46(2): 20240368.

LIU Meng, XU Yi, YANG Fan, ZHOU Quan, REN Jing, REN Ruipeng, LYU Yongkang. Synthesis of COF-LZU1 in Acetate Buffer and Immobilized Enzyme Study. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(2): 20240368.

图/表 5

Fig.1 PXRD patterns of COF⁃LZU1 synthesized at different concentrations(A), at different reaction times(B), in different pH values of acetate buffer(C), and at different temperatures(D)Insets in (B) are the digital photos of the samples prepared at different time.

Fig.2 PXRD patterns(A), N2 adsorption⁃desorption isotherms(B) and DFT pore size distributions of COF⁃LZU1(C)

Fig.3 PXRD patterns of Lac@COF⁃LZU1, Lac@COF⁃LZU1 after 10 cycles(A), HRP@COF⁃LZU1 and HRP@COF⁃LZU1 after 10 cycles(B)

Fig.4 Relative activity of free Lac and Lac@COF⁃LZU1(A), free HRP and HRP@COF⁃LZU1(B) at different temperatures, relative activity of free Lac and Lac@COF⁃LZU1(C), free HRP and HRP@COF⁃LZU1(D) at different pH values, relative activity of free Lac and Lac@COF⁃LZU1(E), free HRP and HRP@COF⁃LZU1 in different environments(F)

Fig.5 Cyclic stability testing of Lac@COF⁃LZU1 and HRP@COF⁃LZU1

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