基于磁性Fe_3O_4粒子的固定化过氧化氢酶的制备及催化性质研究

胡艺凡; 李正军; 刘长霞

doi:10.13543/j.bhxbzr.2023.02.007

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (02) : 53 -62. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2023.02.007

基于磁性Fe_3O_4粒子的固定化过氧化氢酶的制备及催化性质研究

胡艺凡, 李正军, 刘长霞

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摘要

采用溶剂热法合成了磁性Fe_3O_4粒子，并对其进行Ni~(2+)离子表面修饰，得到Fe_3O_4@Ni;通过Fe_3O_4@Ni上的Ni~(2+)与过氧化氢酶(CAT)中2×6×His的咪唑基之间的金属螯合作用将CAT固定在Fe_3O_4@Ni上，成功制得固定化酶Fe_3O_4@Ni-CAT。通过对固定化条件进行优化，CAT的固定化量达到376.13 mg/g,酶活性达到4 946 U/g。与游离CAT相比，Fe_3O_4@Ni-CAT具有较高的热稳定性和储存稳定性。采用响应面法(RSM)的Box-Behnken设计(BBD)对Fe_3O_4@Ni-CAT的催化反应条件进行优化，得到最佳条件：反应温度为40℃,溶液pH为6.4,底物H_2O_2的浓度为14.5 mmol/L。在最佳条件下反应2 min, Fe_3O_4@Ni-CAT对底物H_2O_2的清除率可达84.32%。重复使用10批次后，Fe_3O_4@Ni-CAT对H_2O_2的清除率仍保持初始H_2O_2清除率的69.07%,表明该固定化酶具有良好的可重复利用性。