磁性固定化辣根过氧化物酶脱除玉米赤霉烯酮的研究
过氧化氢,粒径,1材料与方法,1材料与试剂,2仪器与设备,3试验方法,4数据统计分析,2结果与分析,1纳米复合材料的表征,2酶学性质分析,3固定化辣根过氧化物酶降解模型溶液中ZEN单因素实验结果,4重复使用性,5
屈岩峰,于殿宇(1 哈尔滨学院 哈尔滨 150086 2 东北农业大学食品学院 哈尔滨 150030 3 九三粮油工业集团有限公司 哈尔滨 150090 4 屈岩峰高技能人才(劳模)创新工作室 哈尔滨 150086)
玉米赤霉烯酮(ZEN)是一种著名的F2毒素,由镰刀菌产生[1-2],主要污染玉米、小麦、大麦、燕麦等谷物及其制品,是世界上分布最广泛的霉菌毒素之一[3-5],不仅影响食品安全,而且在食物链中积累,对动物甚至人类造成严重伤害[6-7]。
目前ZEN 的脱除方法主要有物理[8]、化学[9]和生物法[10],以削除或削弱其中毒性。然而,物理和化学方法具有选择性弱、成本高、不可回收等缺点[11]。生物酶法由于具有低毒、高效的优点,因此过氧化物酶如辣根过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶的氧化降解被认为是一种潜在环保的方法[12]。辣根过氧化物酶(HRP)是一种血红素酶,具有易得和高比活性的优点,在过氧化氢作用下,能够催化氧化多种化合物[13],如芳香胺化合物、酚类化合物、吲哚类和有毒物质的催化氧化[14]。Sabrina 等[15]利用从米糠中提取并纯化的辣根过氧化物酶,成功应用于呕吐毒素的降解。然而,游离酶具有在高温和强酸碱条件下容易失活,重复使用性低,应用条件苛刻等问题,严重制约了其广泛使用。
固定化是克服以上问题的常用方法。近几年,酶的固定化被广泛应用于生物催化中,酶经过固定化后,有效提高了酶的热稳定性和重复使用性,拓宽了pH 使用范围。Mirjana 等[16]将辣根过氧化物酶固定在生物炭上,用于去除水中的苯酚,洗涤4 次后,辣根过氧化物酶的活性保持在79%以上。二氧化硅因较小的扩散限制,较高的单位质量表面积和酶负载能力,故常作为固定化酶的载体[17]。近期,具有核壳结构的磁性纳米粒子被广泛作为载体并应用于生物催化剂。磁性载体具有超顺磁性,磁响应强,毒性低等优势,可实现快速分离和回收。Reza 等[18]将漆酶共价固定在核壳结构的Fe3O4-SiO2,并将其作为高效非均相催化剂,成功应用于芝麻油中酚类物质的生物降解,降解效率为74.5%。
磁性纳米粒子在长期使用过程中可能会发生聚集或沉淀,可以通过修饰表面的化学基团的方法来提高其生物相容性和化学稳定性。一种有效的方法是用亲水聚合物,如聚丙烯酸、聚酰胺酸和超支链聚甘油(HPG)改性到纳米粒子表面。HPG是具有高度支化结构的高分子材料,属于第4 代生物相容性聚合物,含有大量的活性羟基,良好的水溶性和易用性[19]。近几年,羧基化磁性载体被广泛应用于酶的固定化 ......
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