氯过氧化物酶修饰电极对一氯二甲酮的催化氯化

通过将氯过氧化物酶溶液(Chloroperoxidase,CPO)与Nafion分散的单壁碳纳米管分散液混合后直接滴涂到玻碳电极表面制得修饰电极.这个固定了氯过氧化物酶的碳纳米管修饰玻碳电极,在pH=5.0的磷酸缓冲溶液中测得的循环伏安曲线上有一对准可逆的氧化还原电流峰,经过与裸电极和没有固定氯过氧化物酶的碳纳米管修饰电极上测得的循环伏安行为对比后确认,碳纳米管对氯过氧化物酶与电极之间的电子传递反应具有很好的促进作用.利用该修饰电极能催化一氯二甲酮氯化为二氯二甲酮,无需添加过氧化氢作为反应启动剂,紫外光谱的测试结果表明,每摩尔氯过氧化物酶可催化氯化4.0×105mol的一氯二甲酮,表现出很高的催化效率.

有机磷农药氯过氧化物酶反应活性的定量构效研究

氯过氧化物酶(CPO)是应用最广的一种过氧化物酶,能催化一系列底物的氧化。采用量子化学从头算方法在HF/6-31G(d)水平下计算了7种含S=P键的有机磷农药的多个量子化学参数,运用偏最小二乘法建立CPO对有机磷农药反应活性的定量结构-活性关系(QSAR)模型。结果表明,CPO对有机磷农药的反应活性与所考查的量子化学参数之间存在非线性关系。以对数关系建模得到了相关系数为0.910的模型,该模型具有较高的拟合精度和较强的预测能力。模型辅助分析表明,农药分子的S=P键中S原子电荷的大小对氧化活性的影响最大,P原子电荷大小的影响次之,分子偶极矩对氧化活性也有一定影响;农药分子中S原子带负电荷越多,P原子所带正电荷越多,分子极性越小,该农药就越容易被CPO催化氧化。最后运用所得模型预测了2种有机磷农药的CPO反应活性。

氯过氧化物酶在碳纳米管修饰电极上的直接电化学研究

将氯过氧化物酶固定到单壁碳纳米管修饰玻碳电极,其循环伏安曲线出现一对准可逆氧化还原峰,说明碳纳米管能够很好地促进氯过氧化物酶在电极表面的直接电子传递.该过程与溶液pH值有关,可指认氯过氧化物酶在电极表面发生的是一电子一质子传递反应.该修饰电极制作简单,性能稳定,且对氧还原具有很好的电催化效应.

氯过氧化物酶稳定化技术及其应用

氯过氧化物酶因其独特的活性腔结构而具有多种多样的催化活性,因此它可广泛应用于有机合成、生物转化、医药工业和石油提炼等领域。但游离氯过氧化物酶在极端条件下稳定性差、易失活,导致其至今无法大量运用到工业中。因此近年来通过固定化、非共价修饰、蛋白质工程和离子液体等手段来开发氯过氧化物酶巨大的应用潜能已成为一个研究热点。该文根据近五年来的有关文献,介绍氯过氧化物酶稳定化技术的研究进展及其应用,并对其未来的发展趋势进行展望。

磁性氧化石墨烯固定化氯过氧化物酶及其在奥酸性蓝45脱色中的应用

以氧化石墨烯和Fe_3O_4为原料制备磁性氧化石墨烯,采用吸附法将氯过氧化物酶固定在磁性氧化石墨烯上,考察了固定化体系缓冲溶液p H值、固定化时间及反应温度对固定效果的影响.以氯过氧化物酶催化氧化奥酸性蓝45染料脱色反应为模型反应,探讨了固定化氯过氧化物酶的操作稳定性.实验结果表明,p H=3.5,反应15 min、反应温度15℃为固定化氯过氧化物酶的最佳催化条件;采用共沉淀法制备载体,加入的NH_4Fe(SO_4)_2·12H_2O与氧化石墨烯(GO)质量比为10.7∶1时,得到的磁性氧化石墨烯(TMGO)的酶固载量大于二者质量比为5.35∶1时得到的磁性氧化石墨烯(FMGO),这可能与FMGO氧化石墨烯表面的Fe_3O_4含量不足有关;与游离酶相比,固定化氯过氧化物酶表现出更好的酸碱稳定性、H_2O_2稳定性、热稳定性和储存稳定性,在35~50℃,聚集或堆积的磁性氧化石墨烯(TMGO)片层打开,导致固定化酶活损失率明显小于游离酶.重复使用5次后,TMGO-氯过氧化物酶(CPO)的相对活性仍然保持在60%以上.

海洋真菌Caldariomyces fumago产氯过氧化物酶的双水相提纯条件

采用聚乙二醇(PEG6000)在(NH4)2SO4高饱和度下沉淀夹带蛋白质富集氯过氧化物酶,再利用磷酸盐溶液复溶解共沉淀物形成的双水相萃取体系高浓度回收酶蛋白,最后再经Sephadex G100柱层析纯化获得高纯度酶试样。结果显示:氯过氧化物酶与PEG共沉淀总活力回收率达85.5%,酶在优化的PEG/磷酸盐双水相系统中上下相分配系数k在0.341以下,酶活力回收率达到69.1%,纯度提高了21.57倍,柱层析可使酶纯度进一步提高到24.79倍,总回收率为37.75%。

氯过氧化物酶修饰电极催化氧化肉桂醇的研究

将氯过氧化物酶(Chloroperoxidase,CPO)与双十二烷基溴化铵(DDAB)形成的类生物膜滴涂到Nafion修饰的玻碳电极表面,再滴涂壳聚糖制得Chi/CPO-DDAB/Nafion/GC修饰电极。循环伏安曲线上可以观察到一对可逆的氧化还原电流峰,表明CPO与电极之间发生了直接的电子传递。该修饰电极可有效地催化O2还原为H2O2,产生的H2O2作为氧源与电极上的CPO结合进一步催化氧化肉桂醇,产物经气质联用色谱、以及红外光谱测试鉴定为肉桂醛,总的肉桂醛转化量达到80500mol/mol CPO,为高效专一获得末端醛提供了一种绿色合成方法。此外,还讨论了壳聚糖对提高修饰电极稳定性的作用。

氯过氧化物酶催化过氧化氢氧化水溶性偶氮染料的降解

水溶性偶氮染料的脱色降解是印染行业废水处理的技术瓶颈。研究水溶液中加入H2O2,氯过氧化物酶高效催化氧化偶氮染料(橙黄Ⅳ和皂黄)的主要发色基团的性能,探讨影响染料降解率的主要因素pH、温度、H2O2用量、氯过氧化物酶用量、染料初始浓度和反应时间等。结果表明,加入H2O2,氯过氧化物酶对橙黄Ⅳ和皂黄具有较好的脱色降解效果,橙黄Ⅳ在5 min的脱色率达91.02%,皂黄在7 min的脱色率达88.83%。通过液质联用技术测定了橙黄Ⅳ染料降解的中间产物及最终产物,并以此对降解途径进行初步推测。

氯过氧化物酶催化降解环境激素西维因的研究

西维因作为一种广谱型农药因其毒性会产生"三致"效应,以氯过氧化物酶作为催化剂氧化降解环境激素西维因。实验探讨得出氯过氧化物酶对西维因的最佳降解条件为:双氧水浓度0.15 mmol·L^(-1)、酶用量0.008μmol·L^(-1)、pH值为2.75、反应时间20 min、氯离子浓度为2.5×10^(-4)mol·L^(-1)。对西维因降解产物进行液质联用分析,证实底物大分子降解后生成小分子。氯过氧化物酶作为催化剂降解西维因是一种较为绿色环保、简单快速的方法。

氯过氧化物酶对苯酚生物降解的促进作用

氯过氧化物酶是一种底物广泛的手性催化剂,可以催化卤素离子、芳香族化合物和醇类化合物等进行过氧化反应。利用氯过氧化物酶催化氧化苯酚,考察其对苯酚生物降解的促进作用。结果表明,500、1 000mg/L苯酚在氯过氧化物酶为10U/mL、pH为6.5、H2O2投加量为10mg/L时8h苯酚降解率分别达到86.6%和83.8%,比单纯菌株降解显著提高。说明氯过氧化物酶能快速清除苯酚污染的危害,提高苯酚的生物降解速率。

氯过氧化物酶与苯酚降解菌株的协同降解动力学研究

氯过氧化物酶(CPO)催化苯酚与H_2O_2发生过氧化反应生成邻苯二酚,能减轻苯酚对降解菌株的抑制作用,加快降解菌株对苯酚的生物降解.实验结果表明:在2 h内适量的H2O2存在时10 U/L的CPO可以使300 mg/L苯酚降解率达到67.85%,而CPO与降解菌株协同作用下苯酚降解率则可达到70.72%,比单一菌株降解率8.52%提高了62.2%.在降解体系中补充邻苯二酚进一步揭示了CPO氧化苯酚的中间产物有利于菌体细胞形成共基质效应,提高细胞的苯酚生物降解效率.降解动力学分析显示:在苯酚质量浓度为100~1 200 mg/L时,CPO与菌株协同降解体系的最大比降解速率qmax=0.000195 h-1,基质饱和常数Ks=1.0501 mg/L,基质抑制常数KI=5.1272 mg/L.

氯过氧化物酶催化对氨基苯磺酸降解及其环境适应性研究

本实验研究氯过氧化物酶催化对氨基苯磺酸降解过程中,不同介质pH值,H_2O_2浓度,反应时间,酶浓度等对降解效率的影响.通过高效液相色谱-质谱联用分析降解产物的化学组成并推测降解路线.通过降解前后溶液中单细胞绿藻生长情况评价降解产物的环境毒性,进一步在模拟工业废水环境中进行催化降解应用实验.结果表明:氯过氧化酶催化对氨基苯磺酸降解的最佳条件为介质pH=4.0,H_2O_2浓度3mmol·L-1,氯过氧化酶用量4μmol·L-1,反应时间10min,此时底物的降解率达到96%.对氨基苯磺酸可通过两种途径分解成小分子产物,被氯过氧化物酶催化降解之后环境毒性很小.应用实验显示,工业废水中的金属离子对酶活性有抑制作用,最佳降解率为64%.

氯过氧化物酶的研究及应用新进展

氯过氧化物酶是一种血红素过氧化物酶,因其独特的活性位点结构和广泛的底物适应性,被广泛应用于手性化合物的合成、石油净化、染料降解和电化学应用等领域。固定化氯过氧化物酶与天然氯过氧化物酶相比,有更强的热稳定性,耐强酸碱性和更宽的最适pH值范围。因此,在工业生产应用中更具优势和潜力。文章综述了氯过氧化物酶的结构、催化的反应类型以及氯过氧化物酶的固定化,并对氯过氧化物酶在工业中的应用作了简单介绍。

氯过氧化物酶在手性有机合成中的应用

氯过氧化物酶(CPO)作为过氧化物酶家族中的一员对多种有机底物表现出了广泛的催化活性。自上世纪60年代被发现以来,CPO在有机合成中的应用一直是一个研究热点。它作为一种生物催化剂能催化广泛的底物合成手性化合物,且有高的产率和高的对映选择率。本文综述了氯过氧化物酶在手性有机合成中的应用,重点关注了卤化、醇氧化、羟基化、环氧化、磺化氧化等反应,并讨论了目前在该领域所面临的问题及今后的发展趋势。

氯过氧化物酶修饰电极对甲苯的催化氧化

氯过氧化物酶是一种高效的生物催化剂,具有良好的催化性能,并且能催化多种反应,例如卤化、氧化、环氧化和醇氧化。利用双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)将氯过氧化物酶(CPO)固定到经Nafion预处理的玻碳电极上,氮气饱和的磷酸缓冲溶液中测得的循环伏安曲线上可见一对氧化还原峰,峰电位差(ΔEp)约为80mV,氧化还原峰电流之比接近1,表明CPO发生了准可逆的电子传递反应。CPO-DDAB/GC修饰电极对氧还原反应具有显著的电催化效应。利用该修饰电极考察了对甲苯氧化的催化,气质联用(GC-MS)的分析结果表明,目前的实验条件下,能催化甲苯氧化为苯甲醛。

Au@Fe_(3)O_(4)固定化氯过氧化物酶研究

Au@Fe3O4作为固定化载体,以亲和素-生物素的特异性结合对氯过氧化物酶进行固定化,并对固定化酶的重复使用性进行了研究。结果表明,Au@Fe3O4载体是以Fe3O4为核Au为壳的核-壳型纳米材料,磁性分离效果较好,在酸性介质中较为稳定。固定化温度10℃、pH值为3.0、固定化时间40min,氯过氧化物酶的固载量相对较高。固定化酶在重复使用6次仍保留70%以上的酶残余活性,可以实现多次重复使用。

氯过氧化物酶-聚L-赖氨酸/GC电极的电化学特性

应用电化学方法在玻碳电极上修饰聚L-赖氨酸膜,以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐做交联剂,固定氯过氧化物酶.修饰电极的循环伏安曲线呈现一对可逆的氧化还原峰,表明聚L-赖氨酸能够很好地促进氯过氧化物酶在电极表面的直接电子传递,这是一个受吸附控制并伴随有质子转移的准可逆电子传递过程.该电极有很好的稳定性,并能显著地电催化氧的电化学还原反应.

氯过氧化物酶活性中心结构域中Mn^(2+)与酶催化行为的关系

通过乙二胺四乙酸二钠(EDTA)配位竞争反应结合石墨炉原子吸收及电感耦合等离子体发射检测结果,为氯过氧化物酶(CPO)活性中心血红素丙酸根与金属Mn2+配位结合提供了更直接的证据;基于Mn2+移除前后CPO的紫外特征吸收光谱、圆二色谱以及氯化活性和过氧化活性的变化,阐明了Mn2+的存在对于保持酶活性中心的结构域、稳定CPO的优势构象具有一定作用,是酶分子表现活力所必需的结构元素.本研究还发现移除Mn2+前后CPO血红素活性中心微环境的变化是一个可逆过程,重新引入Mn2+后活性可恢复,并且以外源性Ag+和Cr3+替代Mn2+后,CPO的氯化活性和过氧化活性分别比天然态的酶有所改善,为通过化学修饰提高CPO的催化活性提供了新的途径.

聚乙二醇共沉复溶双水相法提纯氯过氧化物酶的条件研究

来源于海洋真菌Caldariomyces fumago的氯过氧化物酶是一种用途广泛的氧化酶,由于它在生物合成过程中浓度积累低、活力稳定性差,高纯度酶提纯过程回收率低,价格昂贵等原因限制了氯过氧化物酶的应用.利用亲水聚合物PEG6000在高离子强度下失水沉淀夹带酶蛋白特点,结合PEG/（NH4）2SO4双水相萃取得到高浓度酶蛋白,再经Sephadex G-75柱层析纯化可得到高纯度酶样品.结果显示：60%饱和度的（NH4）2SO4溶液可使PEG6000夹带沉淀出总酶活力95%的氯过氧化物酶,酶在PEG/（NH4）2SO4双水相系统中上下相分配率k可以达到0.228以下,回收率达到65.2%,纯度提高了7.4倍,柱层析后酶纯度只略有提高,总回收率稍有下降.研究结果为低浓度生物活性物质的高效率提取提供了新的途径.

氯过氧化物酶修饰电极用于岩白菜素的电催化氯化

将氯过氧化物酶(CPO)与双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)混合后滴涂于玻碳(GC)电极表面,制得CPO-DDAB/GC修饰电极.循环伏安结果显示,固定在电极表面的CPO可与电极之间发生直接的电子传递作用.利用高效液相色谱-质谱联用技术对反应产物进行表征,结果显示,以该CPO修饰电极为工作电极,在氧气饱和的氯化钾-岩白菜素溶液中,利用CPO催化氧还原生成的过氧化氢可进一步驱动CPO对岩白菜素的催化氯化反应.经估算总转化数(TTN)达到13600,即1 mol CPO可催化13600 mol岩白菜素.