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2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP)是一种毒性较强且难降解的环境污染物。已被美国环保局和我国政府列为必须首先控制的有毒化合物,因此检测DCP含量对环境保护和人类健康具有重要的意义。本学位论文分别以磁性壳聚糖纳米复合粒子(magnetic chitosan nanoparticles,MCN)固定化漆酶、酞菁铜仿生酶为生物识别元件,构建了基于固定化漆酶、仿生酶催化的耗氧型光纤DCP传感器,实现了对环境污染物DCP的检测。本学位论文在以下几个方面进行了系统的研究。第一,对杂色云芝菌漆酶的培养和纯化条件进行了研究,制备了比活力为28.4 U/mg的漆酶;第二,采用反相悬浮聚合法制备了MCN,以其为载体固定漆酶,研究了固定化的最优条件,以2,2’-连氮-双-(3-乙基苯并噻吡咯啉-6-磺酸)(ABTS)为底物研究了游离漆酶和固定化漆酶的催化性能;第三,分别研究了漆酶催化DCP和漆酶-介体体系中漆酶催化DCP的机理,确定了漆酶和固定化漆酶催化DCP的最适条件以及漆酶-介体体系中漆酶和固定化漆酶催化DCP的最适条件;第四,制备3种金属酞菁,对金属酞菁催化氧化DCP的最适条件和机理进行了研究;第五,设计和构建了基于固定化漆酶、仿生酶催化的光纤DCP传感器,研究了传感器的性能。本学位论文的主要结论包括以下几个方面:(1)采用液体发酵法对培养杂色云芝菌漆酶的培养条件进行了优化,分离和纯化了杂色云芝菌漆酶,以ABTS为底物研究了其酶学性质。最优培养条件为:土豆汁20%,pH值为5.0,葡萄糖20.0 g/L,蛋白胨4.0g/L,CuSO4 1.0 mmol/L,KH2PO4 3.0g/L,MgSO4 1.5 g/L,ZnSO4 0.5g/L,MnSO40.5 g/L,ABTS 1.0 mmol/L,Tween-80 0.10%,28℃,130 rpm/min摇瓶培养13d。采用超滤、硫酸铵分级、DEAE-Sepharose Fast Flow及Sephadex G-100柱层析对漆酶粗酶液进行分离纯化,分离纯化的漆酶酶粉的比活力为28.4 U/mg,分子量为64.4 kD,其同工酶分子量为35.8 kD。该漆酶催化ABTS的最佳pH值为2.0,最佳温度为55℃,25℃时漆酶催化ABTS的Km值为7.78μmol/L,Vmax为5.11×10-5L·mol-1·min-1。该漆酶储存稳定性能良好,在-18℃放置1个月其酶活仍保持90.2%。(2)采用反相悬浮法制备了平均粒径约为104.5 nm的MCN。采用TEM、FI-IR对MCN的结构进行了表征。研究了MCN的磁性能及抗氧化性能。结果表明,MCN具有超顺磁性,矫顽力为10.27 Oe,抗氧化性良好,易于磁分离。以MCN为载体固定漆酶,研究了MCN固定漆酶的最适条件。固定化过程分为戊二醛活化和漆酶交联两步。戊二醛活化的最优条件为:50 mg MCN在pH7.0的磷酸缓冲液浸泡12 h,25℃时,在1%的戊二醛中活化2 h;漆酶交联的最优条件为:将活化好的MCN磁分离后,置于漆酶浓度为1.0 mg/mL的pH 6.0的磷酸缓冲液,4℃交联4 h。最优条件下制备的固定化漆酶固载率为28%,比活力为670 U/g。以ABTS为底物研究了固定化漆酶的酶学性质,结果表明,固定化漆酶催化ABTS的最适pH值为2.0,最适温度为50℃,25℃时Km=23.38μmol/L,Vmax=3.53×10-5mol·L-1·min-1,固定化漆酶具有良好的热稳定性、操作稳定性和储存稳定性。(3)研究了漆酶催化氧化DCP的机理以及漆酶和固定化漆酶催化氧化DCP的最适条件,漆酶和固定化漆酶催化DCP的最佳pH均为5.0,最佳温度分别为45℃和55℃。动力学研究结果表明,漆酶对DCP的催化氧化符合一级反应动力学方程。在漆酶-ABTS介体体系中,ABTS起到了电子传递的作用,加入介体以后,DCP的氧化速度明显提高。游离漆酶催化DCP氧化的机理研究表明催化反应是由四个化学反应组成的,醌式中间体的生成速度与每个反应的速度常数有关,亦即与漆酶、介体、底物的浓度有关。在漆酶-介体体系中,游离漆酶和固定化漆酶催化DCP的最适pH和最适温度分别为4.5和50℃。(4)制备了3种金属酞菁(CuPc、MnPc、CoPc),研究了金属酞菁对DCP的催化性能。金属酞菁催化DCP的最适pH为8.0的磷酸缓冲液,最适温度为55℃,最佳金属酞菁用量为5.0 mg·mL-1。(5)分别以固定化漆酶、酞菁铜为生物识别元件,采用锁相放大技术构建了两种光纤DCP传感器,研究了传感器的性能并对DCP含量进行测定。结果表明,基于固定化漆酶催化的光纤DCP传感器的线性检测范围为1.0×10-7-9.0×10-5mol/L,检测下限为4.4×10-8mol/L,响应时间为40 s;基于酞菁铜仿生酶催化的光纤DCP传感器线性检测范围在1.0×10-6-9.0×10-5 mol/L,检测下限为7.4×10-7mol/L,响应时间为600 s。两种传感器均有较好的重复性和长期稳定性。将两种传感器应用于长江水和加入DCP的长江水的检测,并与高效液相色谱的测定结果进行了比较研究。结果表明,2种传感器的检测效果好,精度高。对于基于固定化漆酶催化的光纤DCP传感器,Mg2+、Ca2+的加入使得检测结果偏高,加入EDTA作螯合剂,能消除Mg2+、Ca2+的影响。在基于酞菁铜催化的光纤DCP传感器中加入Mg2+、Ca2+对检测结果没有影响。