化学学报 ›› 2021, Vol. 79 ›› Issue (12): 1502-1510.DOI: 10.6023/A21080385 上一篇 下一篇
研究论文
高霞a,*(), 潘会宾b, 贺曾贤a, 杨柯a, 乔成芳a, 刘永亮a, 周春生a
投稿日期:
2021-08-16
发布日期:
2021-10-08
通讯作者:
高霞
基金资助:
Xia Gaoa(), Huibin Panb, Zengxian Hea, Ke Yanga, Chengfang Qiaoa, Yongliang Liua, Chunsheng Zhoua
Received:
2021-08-16
Published:
2021-10-08
Contact:
Xia Gao
Supported by:
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针对生物酶在固相载体负载后存在的催化活性与稳定性之间“此消彼长”的问题, 本工作采用“自牺牲模板”策略以铝基金属有机骨架材料(Al-MOF)为前驱体设计制备多级孔Al2O3 (MHAl2O3)材料, 再以“聚多巴胺(PDA)”仿生膜对材料表面进行功能化修饰后用以固载辣根过氧化物酶(HRP). 通过调节前驱体的煅烧温度来实现载体孔径大小的调控, 探讨了载体的孔道限域效应对固定化酶反应器催化活性的影响, 所得固定化酶反应器的热稳定性和重复使用性显著提高. 为了解析固定化酶反应器的构效关系, 采用酶动力学和热动力学参数研究了固定化酶反应器催化过程中酶与底物的相互作用, 结果表明固载后酶分子对底物的亲和性和专一性得到提升. 将固定化酶反应器用于模拟废水中苯胺黑药的催化降解时, 表现出非常高效的催化效率.
高霞, 潘会宾, 贺曾贤, 杨柯, 乔成芳, 刘永亮, 周春生. Al-MOF基多级孔Al2O3固定化酶反应器的构筑及构效关系研究[J]. 化学学报, 2021, 79(12): 1502-1510.
Xia Gao, Huibin Pan, Zengxian He, Ke Yang, Chengfang Qiao, Yongliang Liu, Chunsheng Zhou. Construction and Structure-Activity Relationship of Immobilized Enzyme Reactor Based on Al-MOF-Derived Al2O3 with Hierarchical Structure[J]. Acta Chimica Sinica, 2021, 79(12): 1502-1510.
Enzyme | vmax/(mmol•L-1•s-1) | Km/(mmol•L-1) | kcat/s-1 | (kcat/Km)/(L•mmol-1•s-1) |
---|---|---|---|---|
Free HRP | 0.5355 | 0.4093 | 21.4200 | 52.3333 |
HRP@MHAl2O3 | 1.1254 | 0.1125 | 45.0160 | 400.1422 |
HRP@PDA@MHAl2O3 | 1.3456 | 0.0807 | 53.8240 | 666.9641 |
Enzyme | vmax/(mmol•L-1•s-1) | Km/(mmol•L-1) | kcat/s-1 | (kcat/Km)/(L•mmol-1•s-1) |
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Free HRP | 0.5355 | 0.4093 | 21.4200 | 52.3333 |
HRP@MHAl2O3 | 1.1254 | 0.1125 | 45.0160 | 400.1422 |
HRP@PDA@MHAl2O3 | 1.3456 | 0.0807 | 53.8240 | 666.9641 |
Enzyme | Ka×10-3/(L•mol-1) | ΔH/(kJ•mol-1) | ΔS/(J•mol-1•K-1) | n | TΔS/(kJ•mol-1) | ΔG/(kJ•mol-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
Free HRP | 0.75±0.01 | 1088.0±0.01 | 3703.0±0.2 | 1.23±0.1 | 1104.0±0.1 | –16.41±0.04 |
HRP@MHAl2O3 | 0.88±0.01 | 996.9±0.02 | 3409.0±0.1 | 1.36±0.1 | 1016.0±0.2 | –16.79±0.06 |
HRP@PDA@MHAl2O3 | 1.03±0.01 | 142.2±0.01 | 534.4±0.1 | 6.91±0.1 | 159.3±0.2 | –17.19±0.06 |
Enzyme | Ka×10-3/(L•mol-1) | ΔH/(kJ•mol-1) | ΔS/(J•mol-1•K-1) | n | TΔS/(kJ•mol-1) | ΔG/(kJ•mol-1) |
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Free HRP | 0.75±0.01 | 1088.0±0.01 | 3703.0±0.2 | 1.23±0.1 | 1104.0±0.1 | –16.41±0.04 |
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