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问题:

题目:非水介质中氯过氧化物酶的催化活性及应用研究

关键词:氯过氧化物酶,季铵盐,离子液体,反胶束,染料

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氯过氧化物酶(Chloroperoxidase,CPO)因其独特的活性位点结构而成为过氧化物酶家族中应用最广泛的酶,在不对称有机合成、生物转化、手性药物制备和环境毒物降解等领域具有诱人的应用前景。CPO是一种水溶性的酶,但有机合成的底物大多不溶于水或溶解度较小。利用介质效应改善有机底物的溶解性是提高酶催化性能的有效手段,但难点在于在非水介质中保持水溶性酶的活性。因此基于CPO在非水介质中催化机制的研究,筛选在保持酶活性的前提下有效改善CPO催化性能的非水介质体系对开发CPO产业化应用价值具有重要的意义。
本文选用了季铵盐作添加剂的非共价修饰法以及反胶束体系和离子液体两种介质为研究对象,分别考察了它们对CPO的氯化活性、氧化活性和过氧化活性的影响,并从动力学方面研究和分析了影响其催化活性的机制。结果发现:
(1)实验所选用的季铵盐添加剂均能使CPO催化活性提高,尤其是过氧化活性提高了16倍多,这种激活作用会随着添加剂的疏水链的增长而减小。动力学参数表明季铵盐添加剂使CPO对底物的亲和性与专一性都得到了增强,并对添加剂的激活机理进行了探讨。另外,我们还发现季铵盐体系中加入短直链的一元醇后,CPO催化活性在一定程度上受到抑制作用,而多元醇却能提高CPO的催化活性。
(2)由DTAB和CTAB表面活性剂所形成的反胶束体系对CPO的氧化活性和过氧化活性都有所提高,其中水含量与表面活性剂浓度是影响其活性的主要因素。实验还考察了不同温度时反相胶束体系对CPO活性的影响,发现在高温时CPO的催化活性仍然可以很好的保持。
(3)阴离子都是溴离子的离子液体对CPO催化活性都有激活作用。随着阳离子上烷烃取代基的碳链长增加,氯化和氧化活性逐渐减小,过氧化活性逐渐增加。研究了离子液体与CPO相互作用的紫外图谱并对失活机理进行推测。
本文还进一步研究了CPO在季铵盐添加剂和离子液体存在时对染料橘黄Ⅱ、溴酚蓝、次甲基蓝和水溶性苯胺蓝的降解。结果发现:与缓冲体系相比,季铵盐存在的体系对橘黄Ⅱ的降解效率在短时间内有很大提高;溴酚蓝的降解效率降低;次甲基蓝的降解效率在离子液体中是最好的;在季铵盐和离子液体存在时水溶性苯胺蓝的降解效率在前30 s内远远大于缓冲体系,但最终降解效率变化不大。

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