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辣根过氧化物酶在纤维材料生物整理中的应用研究进展

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纺织学报 2019年第4期40卷 170-176页

作者：周步光王平王强范雪荣袁久刚生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

针对化学法整理纤维材料存在能耗高、纤维损伤大的缺陷,提出借助酶法在温和条件下对纤维材料进行生物整理加工。介绍了辣根过氧化物酶/双氧水/β-二酮类引发剂乙酰丙酮(HRP/H2O2/ACAC)三元催化体系的氧化机制,综述了该体系在淀粉、黄麻... 详细信息

针对化学法整理纤维材料存在能耗高、纤维损伤大的缺陷,提出借助酶法在温和条件下对纤维材料进行生物整理加工。介绍了辣根过氧化物酶/双氧水/β-二酮类引发剂乙酰丙酮(HRP/H2O2/ACAC)三元催化体系的氧化机制,综述了该体系在淀粉、黄麻和丝蛋白生物改性中的应用,包括:通过酶促反应使丙烯酸甲酯与淀粉接枝共聚,提高淀粉浆料对疏水性纤维的成膜性;通过催化黄麻与丙烯酰胺或甲基丙烯酸六氟丁酯接枝,实现黄麻亲水或疏水化整理;通过酶促反应使丝素与丙烯酸接枝共聚,提升丝素材料的仿生矿化效果;通过催化丝胶与甲基丙烯酸甲酯接枝共聚,改善丝胶基生物材料的成型性。指出HRP在纤维整理及生物材料制备中具有潜在的应用前景。

关键词：辣根过氧化物酶三元催化体系乙烯基单体淀粉黄麻丝蛋白生物材料

辣根过氧化物酶协同光电催化降解酚类污染物研究

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辣根过氧化物酶协同光电催化降解酚类污染物研究

作者：覃锦华中科技大学

学位级别：硕士

随着人口的增长以及工业化和城市化的发展,水污染问题日益突出,需要发展经济、高效的环境水体修复技术。其中,酶催化是一种对有机污染物降解效率高、环境友好的生物技术,而光电催化(PEC)则是一种可利用太阳光进行水处理的高级氧化技术... 详细信息

随着人口的增长以及工业化和城市化的发展,水污染问题日益突出,需要发展经济、高效的环境水体修复技术。其中,酶催化是一种对有机污染物降解效率高、环境友好的生物技术,而光电催化(PEC)则是一种可利用太阳光进行水处理的高级氧化技术。这两种技术单独用于污染物去除时都有各自的优缺点,如果能将它们结合起来形成光、电、酶催化系统发挥协同优势,对于发展新型高效的污水处理技术具有非常关键的意义。对此,本论文构建了辣根过氧化物酶(HRP)与光电催化协同体系,并用于水中酚类污染物的高效去除。具体内容如下:(1)采用电沉积法在FTO导电玻璃上制备了Bi VO膜电极,以Bi VO/FTO为阳极、吸气式碳布为阴极构建两电极PEC系统。探究不同施加电位对PEC系统还原溶解氧原位生成HO浓度的影响,在可见光辐射、施加+2.0 V偏压下,构建的PEC系统15 min内可以产生190μM HO。向反应溶液中提供HRP,光电催化聚集产生的HO在HRP的催化作用下可以降解4-氯苯酚。结果表明,溶液中HRP的浓度达到1.0μg/m L时,在12 min内4-氯苯酚的去除效率达到98.7%。利用自由基捕获实验和HPLC-MS联用技术分析了4-氯苯酚去除过程中反应活性物种和中间产物。(2)通过简单的原位生长法在Bi VO膜表面引入AgPO,采用分子包埋技术将HRP分子固定在碳布上,以固定HRP碳布为阴极、AgPO/Bi VO为阳极构建光电催化耦合酶催化(PEC-HRP)体系。探究不同施加电位、不同浓度固定HRP阴极对PEC-HRP体系降解效果的影响,结果显示+1.8 V外压下、包埋200μg HRP,所构建的PEC-HRP体系60 min内对4-硝基苯酚去除效率可达97.1%。四次电极循环实验结果表明AgPO/Bi VO复合膜电极和固定HRP电极的重复使用性能较好。通过4-硝基苯酚不同催化方式的降解速率对比,发现PEC-HRP过程的反应速率约为PEC的2.9倍,证明了所提出的光电催化耦合酶催化系统在控制酚类污染物方面的潜力。

关键词：光电催化酶催化酚类污染物辣根过氧化物酶原位产生H2O2 4-氯苯酚 4-硝基苯酚

辣根过氧化物酶催化表面修饰聚酰亚胺纤维及其润湿功能性

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中国造纸 2020年第7期39卷 27-36页

作者：李志强王发阳王士华党洪洋龙柱连云港市工业投资集团有限公司江苏连云港222002 江南大学纺织科学与工程学院造纸研究室江苏无锡214122

为了进一步提高聚酰亚胺(PI)纤维的润湿性及其在水介质中的分散性,本研究首先探究了在辣根过氧化物酶(HRP)催化作用下在PI纤维表面生长磷酸单酯长链(PMOEs)结构,比较了表面修饰前后纤维在水介质中的分散稳定性及纤维对极性溶剂的接触角... 详细信息

为了进一步提高聚酰亚胺(PI)纤维的润湿性及其在水介质中的分散性,本研究首先探究了在辣根过氧化物酶(HRP)催化作用下在PI纤维表面生长磷酸单酯长链(PMOEs)结构,比较了表面修饰前后纤维在水介质中的分散稳定性及纤维对极性溶剂的接触角。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对纤维表面的物理和化学结构变化进行了分析,通过热重分析仪(TG)和X射线衍射仪(XRD)对纤维的热学性能和结晶性能进行了表征,并对纤维成纸孔径分布变化进行了分析。结果表明,在HRP催化作用下通过自由基反应在PI纤维表面成功生长出了PMOEs网状结构并得到PI-PMOEs纤维,与PI纤维相比,当PMOE加入量为25.6 g时,PI-PMOEs-3纤维与去离子水的接触角降低了13.6°,与乙醇的接触角降低了9.9°,纤维分散度增加了40个百分点,纤维的亲水性能得到显著改善。

关键词：聚酰亚胺纤维辣根过氧化物酶磷酸单酯表面修饰亲水性能

辣根过氧化物酶改性木质素磺酸钠的结构特征及吸附分散性能

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高等学校化学学报 2014年第4期35卷 895-902页

作者：周海峰杨东杰邱学青伍晓蕾华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室化学与化工学院广州510640

在室温及水溶液体系中,采用辣根过氧化物酶(HRP)对亚硫酸法制浆造纸废液的副产物木质素磺酸钠(木钠)进行改性,通过凝胶渗透色谱、电位滴定、红外光谱和核磁共振波谱等表征了HRP改性木钠的结构.结果表明,HRP可以有效聚合木钠大分子,调节... 详细信息

在室温及水溶液体系中,采用辣根过氧化物酶(HRP)对亚硫酸法制浆造纸废液的副产物木质素磺酸钠(木钠)进行改性,通过凝胶渗透色谱、电位滴定、红外光谱和核磁共振波谱等表征了HRP改性木钠的结构.结果表明,HRP可以有效聚合木钠大分子,调节HRP的用量,得到不同分子量的木钠产品,当HRP浓度为6 g/L时,可使木钠分子量增大155%.HRP可氧化木钠分子上的酚羟基变成苯氧自由基,该自由基可直接交联,也可转移到酚羟基的邻位或对位再发生聚合作用,其聚合方式主要为β-O-4'及β-β'连接.HRP改性还可使木钠磺化度增加27%.采用静电逐层自组装技术研究了HRP改性对木钠吸附特征的影响,结果表明,经HRP改性后,木钠在平板上的吸附量增大;对TiO2浆体的分散稳定性能也得到改善,这主要是因为分子量增大,空间位阻作用增强;磺化度增大,静电排斥作用增强,从而使TiO2颗粒更好地分散在水中.

关键词：辣根过氧化物酶木质素磺酸钠分子量分布结构特征吸附分散性能

辣根过氧化物酶催化改性二元接枝淀粉的制备及性能研究

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化工新型材料 2019年第8期47卷 215-219页

作者：徐少军范雪荣王强徐进江南大学纺织服装学院生态纺织教育部重点实验室

以玉米淀粉、丙烯酸(AA)和丙烯酸甲酯(MA)为原料,利用辣根过氧化物酶/乙酰丙酮/过氧化氢(HRP/ACAC/H2O2)引发体系制备二元接枝淀粉。研究了接枝反应条件对接枝效果及接枝产物性能的影响。结果表明:AA与MA成功接枝到淀粉上;当反应时间为4... 详细信息

以玉米淀粉、丙烯酸(AA)和丙烯酸甲酯(MA)为原料,利用辣根过氧化物酶/乙酰丙酮/过氧化氢(HRP/ACAC/H2O2)引发体系制备二元接枝淀粉。研究了接枝反应条件对接枝效果及接枝产物性能的影响。结果表明:AA与MA成功接枝到淀粉上;当反应时间为4h、HRP酶浓度为12U/mL、总单体/淀粉比为4∶6、AA/MA投料摩尔比为3∶7时,淀粉接枝AA/MA效果最佳,接枝率为39.16%,接枝效率为30.26%;经过酶促改性后的淀粉溶液黏度与黏弹性增加,提升了其成膜性;且随着丙烯酸投料比的增加,接枝淀粉的亲水性和断裂强度均提高,而断裂伸长率降低,且接枝产物有一定的抑菌性。

关键词：辣根过氧化物酶淀粉乙烯基单体流变性亲水性

磁性固定化辣根过氧化物酶脱除玉米赤霉烯酮的研究

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中国食品学报 2023年第7期23卷 229-239页

作者：屈岩峰于殿宇哈尔滨学院哈尔滨150086 东北农业大学食品学院哈尔滨150030 九三粮油工业集团有限公司哈尔滨150090 屈岩峰高技能人才(劳模)创新工作室哈尔滨150086

本文制备了磁性Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)-HPG-COOH复合载体作为固定化载体,共价固定辣根过氧化物酶(HRP),应用于玉米赤霉烯酮(ZEN)的降解。利用傅里叶红外光谱、X-射线衍射分析、扫描电镜等表征方法对固定化HRP进行表征,验证了HRP被成功固... 详细信息

本文制备了磁性Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)-HPG-COOH复合载体作为固定化载体,共价固定辣根过氧化物酶(HRP),应用于玉米赤霉烯酮(ZEN)的降解。利用傅里叶红外光谱、X-射线衍射分析、扫描电镜等表征方法对固定化HRP进行表征,验证了HRP被成功固定在载体上。制备的纳米级载体Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)-HPG-COOH具有均匀的尺寸和形状,良好的分散性和较强的磁性,饱和磁化值为25.80 emu/g,平均粒径为103.15 nm。与游离酶相比,固定化HRP具有更高的耐酸碱性和热稳定性,最适pH值从6.5提高到7.0,最适温度从30℃提升到35℃。将磁性固定化HRP应用于ZEN降解,利用单因素实验,探究反应温度、过氧化氢浓度、溶液pH值和反应时间与ZEN降解率的关系。结果表明:在反应温度35℃,过氧化氢浓度26 mmol/L,溶液pH 7.0,反应时间480 min条件下,ZEN的脱除效率为68%,固定化HRP具有良好的重复使用性,循环5次后相对酶活力仍保持在79.85%以上。研究表明磁性固定化HRP对ZEN具有良好的降解能力。

关键词：辣根过氧化物酶磁性固定化玉米赤霉烯酮脱除效率重复使用

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辣根过氧化物酶和荧光碳点的复合物研究

生物学杂志 2020年第4期37卷 75-78页

作者：刘利丁海贞房伟毕红安徽大学化学化工学院合肥230601 安徽大学生命科学学院合肥230601 现代生物制造安徽省重点实验室合肥230601

辣根过氧化物酶(HRP)是一种来源于辣根的含有铁离子的糖蛋白,可用于生化分析且在过氧化氢存在时能催化苯酚等物质氧化,HRP可与许多物质复合进而改善性能并拓宽其应用。采用一步水热法合成了平均尺寸约2 nm的氟掺杂的荧光碳点(F-CDs)。所... 详细信息

辣根过氧化物酶(HRP)是一种来源于辣根的含有铁离子的糖蛋白,可用于生化分析且在过氧化氢存在时能催化苯酚等物质氧化,HRP可与许多物质复合进而改善性能并拓宽其应用。采用一步水热法合成了平均尺寸约2 nm的氟掺杂的荧光碳点(F-CDs)。所得F-CDs在紫外灯下发黄绿色荧光且具有明显的激发光依赖性和浓度依赖性,以硫酸喹啉盐为参比计算出其相对量子产率高达45.6%。研究表明,F-CDs在Hela细胞内具有较好显影性能,F-CDs可与HRP形成稳定的复合物(F-CDs/HRP),该复合物不仅保留酶氧化2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)的能力,还保留着F-CDs优异的荧光性能。此外,加入过氧化氢的浓度影响F-CDs/HRP催化氧化ABTS的能力。在低温如4℃时,F-CDs/HRP复合物仍然可以迅速催化氧化ABTS,能通过溶液显色程度来定性分析F-CDs/HRP中HRP的催化活性。因此,F-CDs/HRP复合物有应用于免疫荧光分析的潜力。

关键词：辣根过氧化物酶碳点荧光免疫荧光分析

辣根过氧化物酶催化淀粉接枝丙烯酸/丙烯酸甲酯

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印染 2019年第23期45卷 1-5页

作者：章金芳徐少军徐进王强范雪荣新天龙集团有限公司浙江上虞312369 江南大学生态纺织教育部重点实验室江苏无锡214122

以辣根过氧化物酶(HRP)/乙酰丙酮(ACAC)/过氧化氢(H2O2)为引发剂,催化淀粉接枝丙烯酸/丙烯酸甲酯。采用裂解-气相色谱/质谱联用仪、热重分析、凝胶渗透色谱法表征了接枝淀粉的结构,并测试浆液的粘附性能。结果表明:在HRP酶催化作用下,... 详细信息

以辣根过氧化物酶(HRP)/乙酰丙酮(ACAC)/过氧化氢(H2O2)为引发剂,催化淀粉接枝丙烯酸/丙烯酸甲酯。采用裂解-气相色谱/质谱联用仪、热重分析、凝胶渗透色谱法表征了接枝淀粉的结构,并测试浆液的粘附性能。结果表明:在HRP酶催化作用下,丙烯酸与丙烯酸甲酯以交替共聚形式接枝至淀粉主链;大量支链小分子提高了接枝淀粉相对分子质量;接枝产物有较好的热稳定性;接枝淀粉浆液对纯棉及涤棉粗纱的粘附性能较原淀粉均有所改善。

关键词：淀粉丙烯酸酯辣根过氧化物酶热性能粘附性能

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辣根过氧化物酶对磺胺甲醣啶降解的研究

辣根过氧化物酶对磺胺甲醣啶降解的研究

作者：刘鸿山东大学

学位级别：硕士

磺胺类药物是一种人工合成的,应用十分广泛的广谱抗生素,我国的磺胺类药物的生产量和消费量都相当可观,大量的磺胺类药物应用于临床医疗和养殖业等领域。由于磺胺类药物并不能被人体或动物身体完全吸收,相当一部分抗生素会随排泄物排出... 详细信息

磺胺类药物是一种人工合成的,应用十分广泛的广谱抗生素,我国的磺胺类药物的生产量和消费量都相当可观,大量的磺胺类药物应用于临床医疗和养殖业等领域。由于磺胺类药物并不能被人体或动物身体完全吸收,相当一部分抗生素会随排泄物排出体外,通过医疗废水,城市生活污水以及养殖业废水最终进入地表水和地下水。一些报道指出磺胺类抗生素会在生物体内富集,自然环境中的磺胺类抗生素达到一定浓度后会对微生物以及其他生物产生不利影响。由于磺胺抗生素的不良环境影响,开展水中抗生素去除的相关研究是十分必要的。目前,应用较多的处理方法主要是包括高级氧化、电化学方法和吸附法在内的物理化学法。利用酶处理水中的抗生素是一种比较新的处理方法,与其他方法相比,酶处理法具有反应高效、对环境友好等特点,具有较大的发展潜力。本研究选择了一种典型的磺胺抗生素作为研究对象。首先研究了辣根过氧化物酶对磺胺甲嘧啶去除的反应过程;其次进一步研究了富里酸和蛋白质类物质对酶去除磺胺这一反应的影响及作用机制;最后,通过向反应体系中加入亚铁盐,形成芬顿反应-酶耦合体系,进一步提高了反应体系对磺胺甲嘧啶的去除效果。具体的研究内容如下:首先,根据不同酸碱度和过氧化氢浓度下的辣根过氧化物酶的活性,确定了辣根过氧化物酶表现最大活性的酸碱度和过氧化氢浓度,在最适条件下研究辣根过氧化物酶对不同初始浓度(20mg/L、17.5mg/L、15mg/L、12.5mg/L)的磺胺甲嘧啶的降解规律。研究发现反应11Omin后磺胺甲嘧啶的去除率高达65%以上,且降解反应遵循一级反应动力学。利用高效液相色谱质谱联用系统分析了反应的可能产物,进一步分析了主要的反应类型,结果表明辣根过氧化物酶对磺胺甲嘧啶的去除主要是通过磺胺键和嘧啶环的断裂实现的。其次,本研究解析了水环境中普遍存在的腐殖酸和蛋白类物质(以富里酸和牛血清蛋白为模型物质)对辣根过氧化酶去除磺胺的影响和作用机制。结果显示富里酸和牛血清蛋白对反应具有抑制作用,而且抑制作用随着富里酸和牛血清蛋白浓度的增加而增强。通过分析富里酸对酶活性、对酶结合过氧化氢能力及其对反应米氏常数的影响,结果显示富里酸对反应的抑制作用属于反竞争性抑制,其作用方式为富里酸与酶-底物中间体结合,阻碍中间体进一步生成产物。分子对接模拟的结果表明蛋白类物质可能与辣根过氧化物酶竞争结合磺胺甲嘧啶分子,导致反应体系对磺胺甲嘧啶的去除能力降低。最后,通过芬顿耦合酶解体系增强了水体中磺胺甲嘧啶的去除并阐明了该体系对磺胺甲嘧啶降解路径和机理。亚铁离子的加入降低了酶活,原因有两个:亚铁离子与酶竞争结合过氧化氢;芬顿反应产生自由基对酶的结构有影响。但是芬顿反应的引入使得复合体系对磺胺甲嘧啶的处理效果有了显著的提升。通过对降解产物的分析,揭示出了不同的反应降解路径。本研究不仅为磺胺类抗生素的去除提供了一种新的降解方案,而且极大地扩展了芬顿反应的应用范围。本研究不仅为水质净化特别是自来水的净化开辟了新的路径,而且为废水的深度处理提供了参考和借鉴。

关键词：辣根过氧化物酶磺胺甲嘧啶富里酸芬顿反应