紫外-可见分光光度法和计时电流法测定酶催化2,6-二甲氧基苯酚氧化反应的米氏常数

设计了一个使用不同方法测定酶催化反应动力学参数的综合性实验,即分别使用紫外-可见分光光度法和计时电流法测定固载在天然高分子衍生物包覆磁性纳米粒子上的漆酶催化酚类氧化反应的米氏常数KM。实验结果表明,2种方法测定所得的KM没有显著性差异,但计时电流法操作更简便、更迅速,测定结果具有更高的精密度。更重要的是,相对于紫外-可见分光光度法,计时电流法测定酚类浓度具有更为良好的重现性和更小的误差,是一种在线测定酚类含量的便捷方法。     

3,4-二羟基噻吩交联壳聚糖的合成及其对白桃的抑菌保鲜性能

以氯乙酸乙酯、硫化钠、草酸二乙酯和壳聚糖为原料合成了3,4-二羟基噻吩交联壳聚糖(DTCC),测定了该交联聚合物对一系列菌种的抑菌能力;测定了以该交联聚合物为涂膜剂处理白桃后的失重率、腐烂率、叶绿素含量、膜透率和总糖含量随贮存时间的变化关系。 结果表明,部分交联的DTCC对革兰氏阳性、阴性菌有较强的抑菌效能,作用20 min后对铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌、蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的抑菌率分别可达96.7％、95.8％、97.9％和98.2％,最小抑菌浓度分别为25.0、25.0、3.1和3.1 g/L;DTCC对黑曲霉菌和柑橘青霉菌亦有较强的抑菌效果,作用20 min后的抑菌率分别达到99.0％和28.4％,最小抑菌浓度分别为25.0和12.5 g/L。 以质量浓度为1.0 g/L的DTCC涂液处理白桃并在(27±0.5) ℃贮存12 d后,失重率仅有8.1％,腐烂率为40％,膜透率为34.1％,总糖含量可达75.1 mg/g。     

壳聚糖-g-N-羧甲基-2-硫代-4,5-2H咪唑啉酮-多壁碳纳米管复合物固定漆酶基化学传感器的性能

通过壳聚糖-g-N-羧甲基-2-硫代-4,5-2H咪唑啉酮(CTS-g-N-CSIDZ)非共价功能化多壁碳纳米管(MWCNTs)的方式制备固定漆酶载体,该复合物载体主要通过物理吸附和漆酶活性中心与载体上配体之间的配位作用来固定漆酶,较大程度地保持了游离漆酶活性位原始构象.将固定了漆酶的复合物附着在裸玻碳电极上便构筑了复合物固定漆酶修饰玻碳电极.在以分光光度法测定了这种复合物载体对漆酶的担载量、固定漆酶比活力、稳定性、重复使用性及其催化2,6-二甲氧基苯酚(DMP)氧化动力学参数的基础上,还对基于此种复合物固定漆酶修饰玻碳电极作为化学传感器(以DMP作为底物)的性能进行了研究.结果表明,该复合物具有较高的固酶担载量(81.7 mg/g)和固定漆酶比活力(1.33 U/mg);而作为电化学传感器的复合物固定漆酶修饰玻碳电极对底物DMP具有较高的亲和力(对DMP的米氏常数KM是0.0918 mmol/L),较高的灵敏度( 3680 mA· L/mol),较低的检测限(3.3×10-4 mmol/L),较高的响应选择性,良好的重现性、重复使用性和长期稳定性.这种漆酶基电极有望用作电流型特定结构的酚类传感器.     

固定漆酶聚苯胺-CoC2O4纳米复合物修饰电极的直接电化学

采用循环伏安法、微分脉冲伏安法、交流阻抗谱以及计时电流法等电化学方法,结合红外光谱、紫外-可见分光光度法、原子力显微镜、透射电子显微镜以及原子吸收光谱等辅助手段,表征了固定漆酶的聚苯胺-草酸钴纳米复合物的化学组成、结构和形貌,测试了纳米复合物固酶前后的导电性能的变化,研究了纳米复合物修饰电极上固定漆酶的直接电化学行为,评估了该电极的催化氧还原效能以及作为电化学传感器检测氧分子的性能。实验结果表明该电极在不含电子介体的溶液中以酶活性中心T2作为首要电子受体,将得到电子传递给化学吸附的氧气使其被电还原,其表观电子迁移速率为0.017 s^-1,且具有良好的催化氧还原性能（氧还原起始电位：460 mV vs NHE,转化氧分子为水的表观速率常数为2.6×10^-4 s^-1）,酶电催化氧还原为水分子步骤为反应的速控步。该电极作为电化学传感器对氧具有极低检测限（0.20 μmol·L^-1）,宽线性响应范围（0.4~7.5 μmol·L^-1）以及对底物高亲和力（K_M=122.4 μmol·L^-1）等优势。     

固酶氮掺杂碳纳米复合物基燃料电池性能

利用掺杂氮介孔材料(NDMPC)和羧甲基壳聚糖(CMCH)机械共混的纳米复合物作为固酶载体,以滴涂-干燥法分别制备了固定漆酶(Lac)阴极和固定葡萄糖氧化酶阳极,组装了有Nafion离子交换膜的葡萄糖/O₂酶燃料电池.固定漆酶电极作为燃料电池阴极和氧电化学传感器的性能以结合旋转圆盘电极技术的循环伏安法、线性扫描伏安(LSV)法以及计时电流法进行表征,同时使用紫外-可见分光光度法和石墨炉原子吸收光谱法研究酶分子在电极表面的构型和估算电极表面载体对酶的担载量.测试结果表明:固酶阴极在无电子中介体时可以实现漆酶活性中心T₁与导电基体之间的直接电子迁移(表观电子迁移速率为0.013 s^-1),而且具有较小的氧还原超电势(150 mV).通过进一步定量比较分子内电子传递速率(1000 s^-1)、底物转化速率(0.023 s^-1)以及前述酶-导电基体间电子迁移速率,可以发现此电极催化氧还原循环受制于酶-电极之间的电子迁移过程;这种电极对氧的传感性能良好:低检测限(0.04 μmol·dm^-3)、高灵敏度(12.1 μA·μmol^-1·dm³)和良好的对氧亲和力(K_M = 8.2 μmol·dm^-3),这种固酶阴极还具有良好的重现性、长期使用性、热稳定性和pH耐受性.组装的生物燃料电池的开路电压为0.38 V,最大能量输出密度为19.2 μW·cm^-2,最佳工作条件下使用3周后输出功率密度仍可保持初始值的60%以上.     

壳聚糖-g-N-羧甲基-二（2-苯并咪唑）-1,2-乙二醇和纳米金溶胶复合物固定漆酶修饰玻碳电极的直接电化学

制备了壳聚糖-g-N-羧甲基-二（2-苯并咪唑）-1,2-乙二醇（CTS-g-N-CBBIE）,将其与纯化的纳米金溶胶（NGS）共混得到CTS-g-N-CBBIE-NGS复合物。 以此复合物作为固酶载体固定云芝漆酶,固酶量大（31.10 mg/g）,固酶比活力高（1.43 U/mg）;此固酶复合物修饰的玻碳电极在无氧磷酸盐-柠檬酸盐缓冲溶液（pH=5.0）中可以实现无中介酶-电极直接电子迁移（一对准可逆氧化还原峰式电位576 mV(vs.Ag/AgCl)对应于漆酶活性中心T1位的氧化还原）,电子迁移速率常数为228.3 s-1。 当氧气浓度较小时,这种固酶修饰电极对氧气还原具有一定的生物电催化性能（空气饱和缓冲溶液中氧还原峰电位约为320 mV(vs.Ag/AgCl)）。 当氧气浓度增高后,氧还原反应受到抑制;但这种漆酶修饰电极对pH较为敏感,且稳定性和重复使用性欠佳。     

聚苯并咪唑-漆酶复合物修饰电极无电子传递媒介体催化氧还原性能

采用循环伏安法将聚苯并咪唑和漆酶的复合物共沉积在玻碳电极表面。 制备的漆酶基电极在O2气饱和的磷酸盐缓冲液中可以观察到明显的催化还原电流,实现了无媒介体的酶-电极间直接电子迁移,电极静止时氧还原起始电位为645 mV,近于漆酶活性位T1的式电位580 mV,而极限扩散催化电流密度可达318.5×10-6 A/cm2。 但由于O2气在致密的固酶导电聚合物修饰层中扩散不够快(扩散系数只有在溶液中的1.25％),导致电极以较高速度旋转时极限扩散催化电流密度仅仅增加到1×10-3 A/cm2。 根据静态时极限催化电流密度求算得到的固定漆酶催化氧还原平均转化率为21.7/s。 这种漆酶基电极具有良好的重现性和长期使用性(储存10 d后催化活力仍然保持了初始值的80％以上),在人体生理温度和弱酸性条件下具有最佳催化活力。 这种漆酶基电极作为氧传感器具有良好的传感性能：检测限低(0.5 μmol/L),灵敏度高(71.1 μA·L/mmol),且对O2具有良好的亲和力(KM=89.9 μmol/L)。     

N-咪唑基乙酸乙酯的合成及其缓蚀性能

缓蚀剂;铜;N-咪唑基乙酸乙酯的合成及其缓蚀性能     

N-异丙基丙烯酰胺与N-烯丙基-1-苯甲酰基-3-苯基-4，5-2H-4-甲酰胺基吡唑共聚物对N80钢片的化学和细菌腐蚀的抑制作用

合成了一种新的腐蚀抑制及广谱抑菌剂：N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）与N-烯丙基-1-苯甲酰基-3-苯基-4,5-2H-4甲酰胺基吡唑(BPCP)的共聚物PNIPAM-Co-PBPCP。 分别采用静态失重法和电化学阻抗谱研究了该共聚物在1 mol/L HCl溶液中对N80钢片化学腐蚀的抑制作用以及共聚物分子在N80钢片表面的吸附行为;采用液体稀释法测定了共聚物对各种菌类的最小抑菌浓度（MIC）。 结果表明,在质量浓度为0.5～7.0 g/L的范围内该共聚物对N80钢片的酸腐蚀的抑制效果随缓蚀剂浓度增大而增强;最大缓蚀效率（90.3％）时的缓蚀剂质量浓度为6.0 g/L,仅为文献报道共聚物用量的1/2左右,为小分子缓蚀剂1-苯甲酰基-3-苯基-4,5-2H-4-羧基吡唑（NABPPAA）用量的1/10。 在以上质量浓度范围内共聚物分子在N80钢片表面的吸附满足Langmuir等温吸附模式,其吸附热为30.4 kJ/mol。 该共聚物具有较高的缓蚀效能热稳定性,在25～80 ℃的范围内缓蚀效率保持在80％以上且无明显变化。 据此可以判断,共聚物分子在N80钢片表面上以化学吸附为主。 结果还表明,共聚物分子具有广谱抑菌性,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、蜡样芽胞杆菌、枯草芽孢杆菌活菌、铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌以及沙门氏菌等多种菌类均具有良好的杀灭效果。     

聚芳酰胺-多壁碳纳米管混合物固定漆酶电极的电化学行为

以聚芳酰胺-多壁碳纳米管混合物为载体,利用漆酶表面氨基与聚芳酰胺主链端羧基的共价偶联以及碳纳米管与漆酶间的疏水作用,构筑了具有较高稳定性和电催化活性的漆酶修饰电极.并对该固酶修饰电极的固酶量、酶活力、电化学行为及其电催化氧还原的性能进行了表征.对漆酶分子具有亲和力的聚芳酰胺芳环结构及聚芳酰胺端羧基与漆酶表面氨基的共价偶联避免了漆酶的脱落和变性.而碳纳米管与聚芳酰胺的混合使得该三维修饰电极具有良好的电子导电性,并成功地实现了漆酶的氧化还原活性位与电极之间的直接电荷转移,这一点可由在0.73和0.38V附近观察到漆酶的T1和T2(漆酶的T1,T2铜活性位的形式电位分别为0.78和0.39V(vsNHE))铜活性位的两对氧化还原峰确认.漆酶的担载量为56.0mg·g-1,具有电化学活性的漆酶占总担载漆酶量的68%.在pH=4.4磷酸盐缓冲溶液中,该修饰电极上氧气还原的起始电位为0.55V,其对氧气的米氏常数KM为55.8μmo·lL-1,对氧气的检测限为0.57μmo·lL-1.在4℃下保存两个月后能实现直接电荷转移的漆酶量仅下降了14%左右而氧还原超电势提高了约50mV.结果表明该修饰电极有望用作酶基生物燃料电池的阴极和电流型氧气传感器.