一种离子液体调控生物酶及其降解环境激素西维因的方法和降解率测定方法技术

本发明专利技术涉及一种离子液体调控生物酶及其降解环境激素西维因的方法和降解率测定方法，离子液体调控生物酶包括在pH值为2～5的磷酸缓冲液中加入氯过氧化物酶、季铵盐类离子液体和H2O2形成的混合溶液，在混合溶液中，氯过氧化物酶的浓度为0.005～0.05μmol·L-1，季铵盐类离子液体的浓度为0.06～0.20mol·L-1，H2O2的浓度为0.05～0.5mmol·L-1。本发明专利技术采用氯过氧化物酶为生物催化剂，季胺盐类离子液体为调控因子，季胺盐类离子液体具有对氯过氧化物酶的共溶剂作用，增加氯过氧化物酶的稳定性，增大了酶催化速率，提高氯过氧化物酶的有效利用率，应用于西维因的降解时，能够有效改善西维因的溶解性，提高降解率。

【技术实现步骤摘要】

： 本专利技术涉及生物降解领域，尤其涉及一种离子液体调控生物酶及其降解环境激素 西维因的方法和降解率测定方法。
技术介绍
： 20世纪50年代，以西维因（CBL)为代表的氨基甲酸酯类农药进入市场，成为继有 机磷农药的第二主力军。西维因（Carbaryl)，又称胺甲萘或甲萘威，有良好的残效和内吸 性，对害虫具有触杀和胃毒作用，是一种广谱的杀虫剂，被广泛用于果树、蔬菜、粮食、药材、 茶等农作物。但是，随着使用的日益广泛，其毒性作用也日益暴露，特别是近年来被发现对 人体内分泌系统有干扰作用，属环境激素类物质（EDS)，能够损害生殖系统，影响人类健康 (一般是性腺功能的失调、生殖能力的降低等）。并且西维因在农业领域的广泛应用威胁土 壤生态系统的环境安全。因此，发现一种环境友好型的高效催化环境激素西维因的新方法 对于预防因西维因过量而给人类的健康带来的危害是至关重要的。 目前，常用的处理环境激素的方法主要有膜分离技术法、物理吸附法和化学氧化 法等。其中膜分离技术法的去除率比较好，但是处理过程不仅与处理的目标物的性质有关， 而且还与膜的性质以及溶液的组成等有关，而且膜组件的价格比较昂贵，又时常存在堵塞 及溶胀的状况，因此很难将膜分离技术在废水处理中广泛应用。物理吸附法在处理过程中 成本比较高、处理的不彻底并且不确定性多。使用化学氧化法降解西维因虽然能比较高效、 无选择性并且比较完全的降解有机物，但是在处理过程中不可避免的引入新的杂质，对环 境造成负担；并且化学法成本较高，将其用于工业废水的全程处理上还存在着一些困难。 氯过氧化物酶是Hager等从海洋真菌中提取出来的一种具有氯化活性的过氧化 物酶（Chloroperoxidase，EC 1. 11. 1. 10,简称CPO)，它是一种应用极其广泛的过氧化物 酶，具有较高的催化效率。因其独特的活性位点结构而具有卤化、环氧化、磺化氧化、过氧化 以及羟基化等多种多样的催化活性。CPO不仅对底物具有广泛的适应性，且近年来越来越引 人关注的是其可以对有机农药及环境激素类物质进行高效催化降解，可用来作为一种环境 友好型的生物降解的新方法。
技术实现思路
： 本专利技术的目的是提供一种对环境无负担、催化效果优异的离子液体调控生物酶及 其降解环境激素西维因的方法和降解率测定方法。 本专利技术离子液体调控生物酶的技术方案是：包括在pH值为2~5的磷酸缓冲液中 加入氯过氧化物酶、季铵盐类离子液体和H 2O2形成的混合溶液，在混合溶液中，氯过氧化物 酶的浓度为〇· 005~0· 05 μ mol · L-1，季按盐类离子液体的浓度为0· 06~0· 20mol · L-1， H2O2的浓度为 0· 05 ~0· 5mmol · L ' 所述季铵盐类离子液体包括四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵或四丁 基溴化铵。 本专利技术降解西维因的方法的技术方案是：在pH值为2~5的磷酸缓冲液中加入 西维因、氯过氧化物酶、季铵盐类离子液体和H 2O2，直至氯过氧化物酶的浓度为0. 005~ 0· 05 μπιο? · I71，季按盐类离子液体的浓度为0· 06~0· 20mol · I71，H2O2的浓度为0· 05~ 0. 5mmol · ΙΛ混合均匀形成反应体系，在反应体系中，西维因与H2O2的摩尔比为1: (3~ 30)，避光反应5~20分钟，完成环境激素西维因的降解。 所述磷酸缓冲液是向浓度为0.1mol吨4且pH值为5. 8的KH丨04-1(2即04溶液中添 加盐酸混合制成的。 所述反应体系中，加入的氯过氧化物酶、季铵盐类离子液体和H2O2均为溶液，且 氯过氧化物酶溶液的初始浓度为3~30 μ mol · I71，季铵盐类离子液体溶液的初始浓度为 IOmol · ΙΛ H2O2溶液的初始浓度为IOmmol · L' 所述避光反应是在反应容器外包裹锡箔纸。 本专利技术中降解率测定的技术方案是：避光反应完成后，通过加入与反应体系等体 积的乙酸乙酯进行萃取，并取萃取后的上层有机相液体进行蒸干得到固体，在固体中加入 乙腈或甲醇溶解得到样品，用有机相过滤膜对样品进行过滤，再用高效液相色谱进行分析 测定，得到降解率。 所述有机相过滤膜的膜孔径为0. 22 μ m。 与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果： 本专利技术采用氯过氧化物酶为生物催化剂，季胺盐类离子液体为调控因子，双氧水 作氧化剂，而且是处于PH值为2~5的磷酸缓冲液中，由实验可知，其中氯过氧化物酶会在 特定PH值2. 5~3. 0下有较高的催化降解活性，同时季胺盐类离子液体具有对氯过氧化物 酶的共溶剂作用，增加氯过氧化物酶的稳定性，增大了反应过程中的酶催化速率，提高氯过 氧化物酶的有效利用率，本专利技术是一种环境友好型降解激素的新体系，应用前景可观，应用 于微溶性环境激素西维因的降解时，能够有效改善反应体系中底物西维因的溶解性，提高 降解率。 本专利技术在含有季胺盐类离子液体、CPO和双氧水等的混合溶液中对西维因进行酶 催化生物降解，可有效改善反应体系中微溶性底物西维因的溶解性，增加了 CPO的稳定性， 增大了反应过程中的酶催化速率，提高了 CPO的有效利用率。并且该方法操作简单方便，酶 的用量非常少、催化效率高，显著降低酶催化降解的成本，降解速率非常快，在20分钟内降 解率就能达到90%以上。另外，在本专利技术的催化降解过程中可避免化学方法降解西维因中 由于其它化学物质的引入而产生的二次污染，是工业上处理废水的一个非常有效的前处理 手段，是一种环境友好型的生物降解方法。 进一步，本专利技术中通过将氯过氧化物酶、季铵盐类离子液体和H2O2等先配制成溶 液，再进行混合，利于混合均匀，可防止因加入H 2O2的浓度过大而使氯过氧化物酶失活，所 以先配置好各溶液再按比例加入可增加反应效率，利于提高降解率。【附图说明】： 图1是本专利技术实施例1所采用的离子液体（四甲基溴化铵）中CPO催化降解西维 因的降解产物的质谱分析图。 图2为本专利技术实施例1催化降解西维因（底物）的降解率随时间变化分析图。 图3为本专利技术中降解率随pH值变化图。【具体实施方式】 本专利技术离子液体调控生物酶包括在pH值为2~5的磷酸缓冲液中加入氯过氧化 物酶、季按盐类离子液体和H2O2形成的混合溶液，其中，氯过氧化物酶的浓度为0. 005~ 0· 05 μπιο? · I71;季按盐类离子液体的浓度为0· 06~0· 20mol ·厂\ H2O2的浓度为0· 05~ 0.5mmol 季铵盐类离子液体包括四甲基溴化铵、四乙基溴化铵、四丙基溴化铵或四丁 基溴化铵。 本专利技术降解西维因的具体步骤包括： (1)配置pH值为2~5的磷酸缓冲液：取0· Imol · T1KH2PO4溶液和 0· Imol · L-1K2HPO4溶液，将KH 2P04溶液加入到K 2ΗΡ04溶液中直至pH值为5. 8,再用盐酸调 节两者所需的不同PH值的缓冲液； (2)按西维因与H2O2的物质的量比为1: (3~30)，将初始浓度为100 μ mol吨4的 西维因溶液、初始浓度为3~30 μ mol 的氯过氧化物酶溶液当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子液体调控生物酶，其特征在于：包括在pH值为2～5的磷酸缓冲液中加入氯过氧化物酶、季铵盐类离子液体和H2O2形成的混合溶液，在混合溶液中，氯过氧化物酶的浓度为0.005～0.05μmol·L‑1，季铵盐类离子液体的浓度为0.06～0.20mol·L‑1，H2O2的浓度为0.05～0.5mmol·L‑1。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋育澄，王圣洁，胡满成，李淑妮，翟全国，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61