Preparation， Characterization and Degradation to BPA of Pomegranate-like Gel Microsphere Entrapmented Laccase

doi:10.7503/cjcu20210705

Abstract

Abstract:

The pomegranate-like gel microsphere Alg@Cu₃/Zn₃（PO₄）₂@Lac was prepared by double embedding laccase in copper/zinc composite metal phosphate crystals and calcium alginate gel. Characterized by SEM， EDX and FTIR， the laccase was successfully embedded in copper/zinc composite metal phosphate crystals coated by calcium alginate. And the copper/zinc composite metal phosphate crystals were entrapped in the mesh pores of the calcium alginate gel like pomegranate-shaped. Enzymatic properties with ABTS as a substrate show that the heat resistance， acid resistance and storage stability of Alg@Cu₃/Zn₃（PO₄）₂@Lac are enhanced under the double protection of inorga-nic salt crystals and calcium alginate gel compared to free laccase. Alg@Cu₃/Zn₃（PO₄）₂@Lac was applied to the degradation of bisphenol A（BPA）， and an aperture diameter of approximately 1 mm filter was used to achieve rapid recovery. The degradation rate of BPA decreased by only about 14% after six cycles， showing relatively stable reavailability， mainly due to the dual protection of calcium alginate and copper/zinc inorganic salt crystals. This paper provides the method and basis for establishing a new immobilization technology to enzyme.

Key words: Copper/zinc composite metal phosphate crystal, Calcium alginate gel, Laccase, Immobilization, Bisphenol A（BPA）

CLC Number:

O643.3

TrendMD:

ZHOU Ning, TANG Xiaohua, CAO Hong, ZHA Fei, LI Chun, XIE Chunyan, XU Mingping, SUN Yige. Preparation， Characterization and Degradation to BPA of Pomegranate-like Gel Microsphere Entrapmented Laccase[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(2): 20210705.

Figures/Tables 13

Scheme 1 Formation of a free radicals ABTS·* from ABTS

Fig.1 SEM images of Cu3/Zn3(PO4)2@Lac(A) Cu3/Zn3(PO4)2@Lac at 3 h; (B) Cu3/Zn3(PO4)2@Lac at 48 h; (C) microscopic magnification of a single sphere of Cu3/Zn3(PO4)2@Lac.

Fig.2 EDX spectrum of Cu3/Zn3(PO4)2@Lac

Fig.3 FTIR spectra of Cu3/Zn3(PO4)2@Laca. Laccase; b. copper phosphate crystal; c. zinc phosphate crystal; d. Cu3/Zn3(PO4)2@Lac.

Scheme 2 Formation process of Cu3/ Zn3(PO4)2@Lac crystals

Fig.4 SEM images of profile of blank calcium alginate microspheres and Alg@Cu3/Zn3(PO4)2@Lac microspheres(A) Blank calcium alginate microspheres; (B) Alg@Cu3/Zn3(PO4)2@Lac microspheres.

Scheme 3 Preparation process of Alg@Cu3/ Zn3(PO4)2@Lac gel microsphere

Fig.5 Relationship between the relative enzyme activity of Alg@Cu3/Zn3(PO4)2@Lac(a) and Free?Lac(b) and the pH of the substrate solution

Fig.6 Relationship between relative enzyme activity of Alg@Cu3/Zn3(PO4)2@Lac(a) and Free?Lac(b) and reaction temperature

Fig.7 Storage stability of of Free?Lac(a), Cu3/Zn3(PO4)2@ Lac(b) and Alg@Cu3/Zn3(PO4)2@Lac(c)

Fig.8 Lineweaver?Burk graphs of Alg@Cu3/Zn3(PO4)2@ Lac(a) and Cu3/Zn3(PO4)2@Lac(b)

Table 1 Comparison of kinetic parameters of Cu3/Zn3(PO4)2@Lac and Alg@ Cu3/Zn3(PO4)2@Lac

Gel microsphere	Michaelis?Menten equation	v_max/（mmol·L^-1·min^-1）	K_m/（mmol·L^-1）
Cu₃/Zn₃（PO₄）₂@Lac	y=1.039x+3.277	0.305	0.317
Alg@Cu₃/Zn₃（PO₄）₂@Lac	y=7.182x+13.712	0.0729	0.523

Fig.9 Recyclability of BPA degradation by Alg@Cu3/Zn3(PO4)2@Lac

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