类水滑石作为菠萝蛋白酶的分子容器研究及水滑石层间分子取向研究

论文摘要

本文以水滑石（LDH）为前体，将其500℃焙烧的产物—复合金属氧化物（LDO）作为酶分子容器，对菠萝蛋白酶的固定、存储及固定化酶的释放进行了研究，实验结果表明，在pH值为6.5时，最优初始给酶量为每克LDO20毫升酶溶液（4mg／ml），固酶的活力表达为33.4％。由FT-IR和XRD右知菠萝蛋白酶的固定为物理吸附，对LDO的晶体结构没有产生影响，通过Langmuir、Freundilich和linear三种吸附等温模型拟和，结果表明菠萝蛋白酶在LDO表面的吸附符合Langmuir吸附等温线，相关系数（R2）为0.9946，吸附常数为0.07ml／mg，最大吸附量达到157mg／g，固定化酶的热锗存稳定性（剩余活力和热变性）比自由酶显著提高，此外，基于水滑石的“记忆效应”对固定化酶释放进行了研究。结果表明，酶的最大释放量为70％，剩余活力为81％，因此本文工作为LDO用于菠萝蛋白酶的存储和运输提供了新的研究思路。采用离子交换法制备了对硝基苯甲酸（o-NBA），萘乙酸（NAA）和荧光素（FLU）插层水滑石有机—无机复合材料，通过XRD，FT-IR等表征手段研究了插层复合物的结构，给出了o-NBA LDHs、NAA LDHs和FLU LDHs的超分子结构模型，三种客体分别以阴离子形式存在于层间，通过基于静电和氢键的主—客体相互作用，以双层倾斜的定位方式排列于主体层板间，形成稳定的超分子结构。本文首次采用荧光偏振技术对水滑石层间的对硝基苯甲酸客体取向进行了研究。采用简单的滴涂法制备了o-NBA LDHs薄膜，记录入射的激发偏振光和膜的法线方向的夹角δ所对应的激发偏振器水平、发射偏振器垂直方向的荧光强度，通过δ与二向色比率(DHV)建立的关系式，计算出对硝基苯甲酸苯环平面与LDH层板的法线方向夹角为39°。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 LDHs的结构特征
• 1.2.1 LDHs晶体结构简述
• 1.2.2 主体层板的化学组成及其可调变性
• 1.2.3 层间客体阴离子种类及数量的可调控性
• 1.2.4 粒径尺寸及分布的可调控性
• 1.2.5 主体层板与层间客体分子之间的相互作用
• 1.3 LDHs的主要性质
• 1.3.1 酸碱双功能性
• 1.3.2 层间离子的可交换性
• 1.3.3 催化性能
• 1.3.4 热稳定性
• 1.3.5 记忆效应
• 1.3.6 大比表面积
• 1.4 LDHs的制备方法
• 1.4.1 共沉淀法
• 1.4.2 离子交换法
• 1.4.3 水热合成法
• 1.4.4 焙烧复原法
• 1.5 LDHs的表征手段
• 1.5.1 晶体结构表征
• 1.5.2 红外光谱分析
• 1.5.3 比表面积测定
• 1.5.4 扫描电镜和透射电镜观察
• 1.5.5 TPD
• 1.5.6 In-situ HTXRD
• 1.5.7 In-situ IR
• 1.6 LDHs应用现状及应用前景
• 1.6.1 催化方面
• 1.6.2 LDHs作为红外吸收材料
• 1.6.3 新型杀菌材料
• 1.6.4 紫外阻隔材料
• 1.6.5 阻燃剂
• 1.6.6 热稳定剂
• 1.6.7 离子交换和吸附剂
• 1.6.8 固定化酶方面
• 第二章 类水滑石作为菠萝蛋白酶分子容器:固定、存储及释放
• 2.1 选题目的及意义
• 2.1.1 研究背景
• 2.1.2 菠萝蛋白酶简介
• 2.1.3 选题目的及意义
• 2.1.4 研究内容
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品和仪器
• 2.2.1.1 实验药品
• 2.2.1.2 实验仪器
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.2.1 LDO的制备
• 2.2.2.2 酶的固定
• 2.2.2.3 菠萝蛋白酶活力测定
• 2.2.2.4 酶活力相关定义
• 2.2.2.5 酶的质量测定
• 2.2.2.6 酶吸附等温线
• 2.2.2.7 酶热稳定性测定
• 2.2.2.8 酶的释放
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 酶的固定红外表征
• 2.3.2 酶的固定晶体结构表征
• 2.3.3 酶的固定条件确定
• 2.3.3.1 载体的筛选
• 2.3.3.2 给酶量的确定
• 2.3.3.3 固定化pH值的确定
• 2.3.4 酶的吸附等温线
• 2.3.5 酶的热稳定性研究
• 2.3.5.1 温度对热稳定性的影响
• 2.3.6 酶的存储稳定性研究
• 2.3.7 固定化酶的释放研究
• 2.3.7.1 晶体结构研究
• 2.3.7.2 酶释放量研究
• 2.4 结论
• 第三章 水滑石层间分子取向研究
• 3.1 选题目的及意义
• 3.1.1 研究背景
• 3.1.2 客体分子简介
• 3.1.3 选题目的及意义
• 3.1.4 研究内容
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品和仪器
• 3.2.1.1 实验药品
• 3.2.1.2 实验仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.2.1 LDH制备
• 3.2.2.2 对硝基苯甲酸插层水滑石
• 3.2.2.3 萘乙酸插层水滑石
• 3.2.2.4 荧光素插层水滑石
• 3.2.2.5 对硝基苯甲酸插层水滑石膜的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 插层水滑石的晶体结构
• 3.3.2 插层水滑石的红外表征
• 3.3.3 插层水滑石的超分子结构模型
• 3.3.3.1 由XRD数据推断
• 3.3.3.2 由荧光偏振技术测定层间分子取向
• 3.4 结论
• 本论文创新点
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 导师简介