一种铜基金属有机框架材料固定化漆酶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及环保领域，具体公开了一种铜基金属有机框架材料固定化漆酶及其制备方法和应用，将醋酸铜和漆酶溶解于水中，制得A液；将对氨基苯甲酸溶液溶于乙酸缓冲液中，制得B液，然后将上述两种溶液混合，并搅拌4小时以上；离心收集固体，用水洗涤，冷冻干燥，即制得铜基金属有机框架材料固定化漆酶。本发明专利技术首次采用铜基MOF(Cu

【技术实现步骤摘要】
一种铜基金属有机框架材料固定化漆酶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及环保领域，具体涉及固定化酶的制备方法与其在去除双酚A领域中的应用。

技术介绍

[0002]双酚A是一种典型的内分泌干扰物，广泛生产婴儿奶瓶，玩具和医疗设备，BPA在除了在地表水及地下水中被检测出来，在土壤、垃圾渗滤液、空气和食品中也陆续被检测出来。常见的处理方法有物理法、化学法以及生物法。物理法一般有吸附法和膜分离法，虽然比较快捷但是不彻底，难回用性等限制了其应用。化学法主要有光催化、电化学、Fenton法等，一般来说需要耗费较多能源，且生成的中间产物可能毒性更大，造成环境的二次污染。生物酶法由于其绿色高效的特点走入了大众的视野。
[0003]一般而言，酶制剂都是易溶于水的，在处理污染物之后几乎是不能回收利用的，且游离的酶稳定性(温度、化学、存储)较差，进一步限制了其应用。固定化酶的概念提出来之后，很大程度上解决了这个问题。水凝胶，多孔碳材料，聚合物微球，介孔磁性材料和介孔二氧化硅等被用于固定酶，金属有机框架材料由于其具有一些优异的特质(大比表面积、可调谐的官能团、孔洞及拓扑结构等)也被用于固定酶的工作。
[0004]相比于异位法固定酶，原位法使用一锅合成的方式，直接将酶固定在MOF上，且能够保持相对温和的环境(水环境、常温常压)，对酶活的保留有一定的好处，更加绿色快捷。一种铜基MOF(Cu
‑
PABA)其具有出色的酸耐受性，而用于降解双酚A的漆酶可以在酸性条件下发挥出其最大的活性，这样就为漆酶的固定化提供了一种可靠的材料。然而现有的固定化方法普遍存在漆酶保留活性较低的问题。根据前期文献调研，介孔二氧化硅固定漆酶保留活性为12.1％，铁基MOF固定化漆酶导致活性几乎丧失，ZIF
‑
8固定化漆酶保留活性为12.3％、13.0％，MIL
‑
53以及Mg
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MOF
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74固定漆酶保留活性为9.3％、14.9％。此外，现有的固定化方法还存在工艺复杂，成本较高、固定漆酶稳定性差等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种可回用的处理双酚A的环保功能材料。通过原位法将漆酶固定在MOF材料上，实现酶制剂的多次利用及其稳定性，降低处理污水的成本。
[0006]本专利技术的目的通过下列技术方案实现：
[0007]一种铜基金属有机框架材料固定化漆酶的制备方法，将醋酸铜和漆酶溶解于水中，制得A液；将对氨基苯甲酸溶液溶于乙酸缓冲液中，制得B液，然后将上述两种溶液混合，并搅拌4小时以上；离心收集固体，用水洗涤，冷冻干燥，即制得铜基金属有机框架材料固定化漆酶。
[0008]优选地，所述A液中醋酸铜的浓度为10～100mM，漆酶浓度为0.1～3.0mg/mL；B液中对氨基苯甲酸的浓度为5～25mM。
[0009]优选地，所述A液中醋酸铜的浓度为50
±
25mM，漆酶浓度为0.5
±
0.3mg/mL；B液中
对氨基苯甲酸的浓度为12.5
±
6.5mM。
[0010]优选地，所述A液与B液等体积混合。
[0011]优选地，所述的搅拌速度为200
‑
500rpm。
[0012]优选地，所述的搅拌时间为4
‑
12h。
[0013]优选地，所述搅拌8h，水洗3次。
[0014]优选地，所述冷冻干燥的温度为
‑
40℃，时间为12
‑
24h。
[0015]所述铜基金属有机框架材料固定化漆酶在降解双酚A中的应用，在降解体系中还加入ABTS。
[0016]本专利技术首次采用铜基MOF(Cu
‑
PABA)固定化漆酶，使用共沉淀的方法一步合成，更加快捷绿色，使漆酶的稳定性(热、pH、有机试剂)大大提高，在降解双酚A之后可以进行8次以上的回收。本专利技术固定化漆酶之后可以保留41.7％的活性。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0018](1)本专利技术产品具有很好的活性保留，在将漆酶通过原位一锅法固定化之后，其能够保留40％左右的相对活性。由于MOF材料的铜离子与漆酶的活性中心(铜离子簇)协同作用，可以使得固定化漆酶与愈创木酚更亲和，K
m
值减小。
[0019](2)本专利技术产品具有很好的稳定性，考察了固定化漆酶与游离酶的pH，温度，有机试剂稳定性，都有所提高，说明Cu
‑
PABA的刚性骨架对于漆酶空间结构有一定的保护作用，减少其构象改变从而失活。
[0020](3)本专利技术产品具有很好的双酚A去除能力，在ABTS存在的情况下，12h双酚A去除率可以达到80％左右，ABTS的引入符合电子转移机制，增强体系的电子转移，使得双酚A更高效的去除率。
附图说明
[0021]图1为Cu
‑
PABA及Cu
‑
PABA@Lac的XRD图谱。
[0022]图2为Cu
‑
PABA及Cu
‑
PABA@Lac的TGA曲线。
[0023]图3为游离漆酶和固定化漆酶的Michaels
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Menten图。
[0024]图4为游离漆酶和固定化漆酶的Lineweaverv
‑
Burk图。
[0025]图5为Cu
‑
PABA及Cu
‑
PABA@Lac的温度稳定性图。
[0026]图6为Cu
‑
PABA及Cu
‑
PABA@Lac的pH稳定性图。
[0027]图7为Cu
‑
PABA及Cu
‑
PABA@Lac的有机试剂稳定性图。
[0028]图8为Cu
‑
PABA@Lac在不同固定化酶投加量下12h双酚A的降解曲线。
[0029]图9为Cu
‑
PABA@Lac在不同温度下12h双酚A的降解曲线。
[0030]图10为Cu
‑
PABA@Lac在不同双酚A初始浓度下12h双酚A的降解曲线。
[0031]图11为不同情况下去除BPA的曲线图。
[0032]图12为Cu
‑
PABA@Lac降解双酚A的回用性效果图。
具体实施方式
[0033]下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，实施例仅是本专利技术的优选实施方式，不是对本专利技术的限定。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动
前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]实施例1
[0035]Cu
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PABA@Lac的合成方法：首先将乙酸铜(50mM)、漆酶(0.5mg/mL，购自sigma公司)溶解于水中；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜基金属有机框架材料固定化漆酶的制备方法，其特征在于，将醋酸铜和漆酶溶解于水中，制得A液；将对氨基苯甲酸溶液溶于乙酸缓冲液中，制得B液，然后将上述两种溶液混合，并搅拌4小时以上；离心收集固体，用水洗涤，冷冻干燥，即制得铜基金属有机框架材料固定化漆酶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述A液中醋酸铜的浓度为10～100mM，漆酶浓度为0.1～3.0mg/mL；B液中对氨基苯甲酸的浓度为5～25mM。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述A液中醋酸铜的浓度为50
±
25mM，漆酶浓度为0.5
±
0.3mg/mL；B液中对氨基苯甲酸的浓度为12.5
±
6.5mM。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：程建华，袁宇航，杜克斯，周心慧，
申请(专利权)人：华南协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：