调控配位不饱和位点增强锆基金属有机框架纳米酶的蛋白水解酶活性及应用.pdf
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1、基金项目:湖南省教育厅研究项目(编号:);湖南省自然科学基金(编号:,);泰 山 产业领军人才项目(编号:)作者简介:许珂宇,女,长沙理工大学在读硕士研究生。通信作者:许宙(),男,长沙理工大学副教授,博士。:收稿日期:改回日期:犇 犗 犐:犼 狊 狆 犼 狓 文章编号 ()调控配位不饱和位点增强锆基金属有机框架纳米酶的蛋白水解酶活性及应用 :许珂宇犡犝犓 犲 狔 狌夏利伟犡 犐 犃犔 犻 狑 犲 犻邢克宇犡 犐 犖犌犓 犲 狔 狌程云辉,犆犎犈犖犌犢 狌 狀 犺 狌 犻,许宙犡犝犣 犺 狅 狌(长沙理工大学食品与生物工程学院,湖南 长沙 ;齐鲁工业大学食品科学与工程学院,山东 济南 )(犛
2、犮 犺 狅 狅 犾 狅 犳犉 狅 狅 犱犛 犮 犻 犲 狀 犮 犲犪 狀 犱犅 犻 狅 犲 狀 犵 犻 狀 犲 犲 狉 犻 狀 犵,犆 犺 犪 狀 犵 狊 犺 犪犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 狔狅 犳犛 犮 犻 犲 狀 犮 犲牔 犜 犲 犮 犺 狀 狅 犾 狅 犵 狔,犆 犺 犪 狀 犵 狊 犺 犪,犎 狌 狀 犪 狀 ,犆 犺 犻 狀 犪;犛 犮 犺 狅 狅 犾 狅 犳犉 狅 狅 犱犛 犮 犻 犲 狀 犮 犲犪 狀 犱犈 狀 犵 犻 狀 犲 犲 狉 犻 狀 犵,犙 犻 犾 狌犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 狔狅 犳犜 犲 犮 犺 狀 狅 犾 狅 犵 狔,犑 犻 狀 犪 狀,犛 犺
3、犪 狀 犱 狅 狀 犵 ,犆 犺 犻 狀 犪)摘要:目的:开发高效稳定的蛋白水解酶纳米酶,研究配位不饱和位点与肽键水解活性的关系。方法:制备种不同配位(配位)不饱和位点的锆基金属有机框架纳米酶(纳米酶)调控蛋白水解酶活性。以双甘肽()水解率为指标,评估种 纳米酶的蛋白水解酶活性。随后,使用性能最优的蛋白水解酶纳米酶水解大豆蛋白、鱼糜蛋白和酪蛋白,利用 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离水解产物,通过考马斯亮蓝对分离的条带染色,考察人工蛋白酶对种蛋白的水解效率。结果:在种不同配位不饱和位点 纳米酶中,配位 纳米酶的蛋白水解酶活性最高,水解率为 。与非催化水解相比,水解反应速率提高了 倍。蛋白水解酶纳米酶可水
4、解食品工业中种常见的蛋白质,对鱼糜蛋白的水解效率最高。结论:通过调控 纳米酶的配位不饱和位点可以增强蛋白水解酶活性。关键词:金属有机框架;配位不饱和位点;蛋白水解酶;水解;肽键犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋:犗 犫 犼 犲 犮 狋 犻 狏 犲:犕 犲 狋 犺 狅 犱 狊:()(,)(),犚 犲 狊 狌 犾 狋 狊:,(),犆 狅 狀 犮 犾 狌 狊 犻 狅 狀:犓 犲 狔 狑 狅 狉 犱 狊:;微生物蛋白酶是食品工业中的主要酶类之一,占整个酶类市场的。然而,微生物生产蛋白酶仍存 第 卷第期 总第 期 年月在许多问题,如菌种培育操作复杂、环境要求严格、纯化过程繁琐、生产成本高昂等。此外,在贮藏和
5、应用过程中,值和温度条件更是严重限制了微生物蛋白酶在工业中的发展。由于纳米酶不具有蛋白质结构,所以各种环境因素(如 值和温度)对纳米酶的催化活性中心造成的破坏性较小。因此,纳米酶具有高选择性、稳定性和潜在可回收性,可以降低食品工业中酶催化的经济成本。蛋白水解酶纳米酶是一种具有蛋白水解酶活性的纳米酶,已 在 寡 肽 和 蛋 白 质 水 解 过 程 中 显 示 出 高 选 择性。然而,这些蛋白水解酶纳米酶的活性相对较低,严重阻碍了蛋白水解酶纳米酶的实际应用。金属有 机框 架()是 一 种 新 兴的 多 孔 纳 米 材料 ,是由金属离子或金属团簇和多种有机配体通过配位构建的 。因此,通过改变金属团簇
6、和有机配体类型,的结构和性能(如纳米级孔隙率、高表面积、良好的热稳定性和均匀的空腔结构)可以被调整。目前,作为催化剂已被用于肽键的水解 。然而,大多数 中金属离子与有机配体完全配位,这种微观 结 构 阻 碍 了 对 肽 的 吸 附,严 重 影 响 了 的催化性能。有研究 表明,的催化性能可以通过改变缺陷而被提高,而不同的缺陷可以通过调整配位不饱和金属位点()来实现。最常见的 调控方法是在 合成过程中使用不同的有机配体。研究拟通过简便的水热法制备种具有不同配位不饱和位点的 纳米酶(配位 、配位 和 配 位 ),利 用 扫 描 电 子 显 微 镜()、动态光散射()、傅里叶变换红外光谱()和射线衍
7、射()来表征 纳米酶的特征。以双甘肽()水解率为指标,评估种 纳米酶的蛋白水解酶活性,并于食品工业中种常见的蛋白质(大豆蛋白、鱼糜蛋白和酪蛋白)中验证 纳米酶的实际应用能力,以期为食品工业中蛋白水解提供技术支撑。材料与方法材料与仪器材料与试剂四氯化 锆()、八 水 合 二 氯 氧 化 锆(獉)、对苯二甲酸()、均苯三甲酸()、,:,三联苯,四甲酸():北京百灵威科技有限公司;大豆分离蛋白、酪蛋白、鱼糜蛋白、犖,犖二乙基甲酰胺()、苯异硫氰酸酯():上海麦克林科技有限公司;犖,犖二甲基甲酰胺()、无水乙醇、溴化钾、甲醇、甲酸、乙腈、三乙胺、正己烷、醋酸:分析纯,国药集团化学试剂有限公司。主要仪器
8、设备管式炉:型,郑州博科仪器公司;电子分析天平:型,上海精密科学仪器有限公司;数显恒温磁力搅拌器:型,天津市泰斯特仪器有限公司;台式高速离心机:型,湖南湘仪离心机仪器有限公司;电热恒温鼓风干燥箱:型,上海精宏实验设备有限公司;高效液相色谱:型,美国沃特世公司;激光粒度仪:型,英国 公司;扫描电子显微镜:型,日本电子株式会社;傅立 叶 红 外 光 谱 仪:型,美 国 公司;射线衍射仪:型,日本理学公司。方法 纳米酶的合成()配位 的 制 备:将 和 溶于 和 冰醋酸混合溶液中,置于聚四氟乙烯内胆()中,加热。冷却,犵离心 。将得到的产物分别用和甲醇洗涤次,后续试验前,于室温下真空活化 配位 。(
9、)配位 的制备:将 和 溶于 和 甲酸混合溶液中,置于聚四氟乙烯内胆()中,加热。冷却,犵离心 。将得到的产物用和乙醇分别洗涤次,并于 活化 后进行后续试验。()配位 的制备:将 溶于 和 甲酸混合溶液中,置于聚四氟乙烯内胆()中,加热,冷却,加入 和 去离子水,超声处理 ,于 加热,犵离心 ,用和丙酮洗涤次,并于 真空干燥。纳米酶的表征使用 测 量 的 ,通 过 观 察 的形貌,使用 分析 的化学结构,通过 获取 的晶体结构信息,并通过高效液相色谱法()测定 和 含量。纳米酶的蛋白水解酶活性分析()双甘肽的水解:将 和 ,许珂宇等:调控配位不饱和位点增强锆基金属有机框架纳米酶的蛋白水解酶活性
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