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随着人类社会的不断发展,环境问题日益突出,水资源短缺已成为制约我国经济社会发展的严重因素。近年来,蓝藻水华事件的频频爆发又严重地影响了饮用水安全,一方面蓝藻的大量繁殖,导致水中溶解氧下降,水质恶化,水生生物大量死亡,另一方面蓝藻在死亡后会释放出大量的藻毒素,这些毒素会严重影响人类和动物的生命安全,长期饮用含有藻毒素的饮用水会使人的心脏、肾、肝、生殖等器官产生病变,最终促使癌症的发生。藻毒素降解酶(Microcystins Degrading Enzyme,MCDE)是一种能高效降解藻毒素的酶。然而酶对外部环境十分的敏感,必须在温和条件下操作。在强酸、强碱、高温等条件下会使酶发生变性,从而降低了酶的活性。固定化酶技术的应用提高了酶的稳定性和重复使用性,使得酶在工业上得以大规模运用。在固定化酶过程中,固定化载体、方法的选择就显得尤为重要。本文制备了不同的新型金属有机框架(Metal Organic Framework,MOF)多功能纳米材料,然后以这些材料为固定化载体,用不同的固定化方法合成获得了三种不同的固定化酶,进一步对这些固定化酶的特性进行了比较分析,为藻毒素降解酶固定化进一步的研究和合理利用提供参考,具体研究结果如下:一、固定化酶(MIL-101-NH2@MCDE)的制备及表征采用“溶剂热法”制备了纳米级多功能材料MIL-101-NH2,并通过SEM、FTIR、TGA对材料进行表征。通过静电引力将MCDE固定在金属有机框架(MIL-101-NH2)表面。该材料表现出高固定化效率(98.6%),整个固定过程将仅在2分钟内完成。新型纳米微生物催化剂固定化酶(MIL-101-NH2@MCDE)在热稳定性,pH稳定性方面大大超过了游离MCDE,并且具有重复使用性和存储稳定性。二、固定化酶(UiO-66-NH2@MCDE)的制备与表征采用“溶剂热法”制备了 UiO-66-NH2,并通过SEM、XRD、FTIR、TGA等表征方法证明UiO-66-NH2成功合成。UiO-66-NH2材料表面的氨基能与MCDE的羧基通过共价键结合,从而将MCDE有效地固定在UiO-66-NH2上。该材料具有较高的固定化效率(95.5%),而且能在5分钟内完成固定化过程。相比于游离酶,固定化酶(UiO-66-NH2@MCDE)具有较好的热稳定性,pH稳定性。UiO-66-NH2@MCDE在45℃孵育1小时后保留了 97.5%的活性,而游离的MCDE在相同条件下保持了约88.7%的活性。重复使用4次后,固定化酶UiO-66-NH2@MCDE的相对酶活达到80%以上。三、ZIF-8@MCDE的制备与表征采用水相体系中“一锅法”制备了固定化酶(ZIF-8@MCDE),在构筑金属有机沸石咪唑骨架结构(ZIF-8)的同时将MCDE固定在其三维纳米孔道中,温和的条件为固定化酶制备过程中酶活性的保持提供了前提,结构和性能表征说明酶分子的引入并不改变ZIF-8材料的孔道结构。与前两种方法相比,通过将酶分子引入整体骨架材料中不仅提高了酶的固载量,更主要的是利用ZIF-8材料的高比表面积提高了固定化酶的催化效率,同时基于三维孔道提供的刚性屏蔽环境有效改善了酶在极端反应条件下的稳定性。