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松仁粕是加工松仁油的副产物,食品级的松仁粕通常用来加工蛋白粉或者水解生产功能肽,非食品级的松仁粕通常用来作为饲料使用,将这些非食品级的松仁粕高值化利用是一个亟待解决的问题。金纳米颗粒通常具有良好的催化功能,能够有效催化降解污水中的污染物(酚类化合物和偶氮类染料),这些污染物可以通过食物链最终传递给人类。随着环境保护意识的提高,利用蛋白等无毒的天然物质制备金纳米颗粒成为新的趋势,天然产物制备的金纳米颗粒在性能方面不次于化学制备的金纳米颗粒,其制备过程还具有绿色环保的优点。本论文利用非食品级的松仁粕制备具有良好催化降解环境中的污染物功能的金纳米颗粒,拓展非食品级的松仁粕使用范围并提高其经济价值。本论文利用松仁粕水溶性蛋白提取物制备具有良好催化能力的金纳米颗粒并从分子水平研究其形成机制。采用匀浆提取法获得蛋白损伤小且具有较高ABTS清除能力的松仁粕水溶性蛋白提取物。使用分离纯化技术、排阻色谱技术和在线ABTS自由基清除能力检测技术,筛选出具有抗氧化活性和较高分子量的蛋白的组分,利用该组分制备金纳米颗粒。通过调整金离子浓度、蛋白浓度、反应温度和反应时间制备出小粒径的金纳米颗粒松仁蛋白复合物。综合利用光谱技术、透射电子显微镜、X-衍射和排阻色谱等手段对制备的金纳米颗粒进行表征,对其抗氧化能力和催化降解对硝基苯酚和刚果红的能力进行评价。通过紫外可见光谱、荧光光谱、圆二色光谱、透射电镜等分析技术,利用Stem-Volmer方程、化学平衡方程、吉普斯自由能方程和Foerster’s偶极-偶极非辐射能量转移理论探究松仁7S球蛋白制备金纳米颗粒的机制,并利用分子对接技术在分子层面对反应机制进行研究。主要研究内容和结论如下:(1)松仁水溶性蛋白提取工艺研究高速匀浆提取法较超声提取、微波提取和热水提取方法能够更好地保留提取物的抗氧化活力和减少蛋白二级结构的破坏,其提取物更适合用来生物制备金纳米颗粒。高速匀浆法与其他三种常见提取方法相比,其松仁粕水溶性蛋白提取率最高(11.68±0.14%)、提取物的ABTS自由基清除率最高(85.29±0.97%)、提取时间最短(小于6 min)、提取能耗较低、蛋白有序结构的比例较高(80.05%)和提取设备价格较低。利用高速匀浆提取法提取松仁粕中水溶性蛋白的最优参数为:液料比43.23 mL·g-1、提取时间170 s、提取温度35℃、提取转速20000 r·min-1和连续提取2次。(2)松仁粕水溶性蛋白中适合制备金纳米颗粒馏分筛选使用阴离子交换层析对松仁粕水溶性蛋白提取物进行初步分离纯化,采用排阻色谱技术和在线ABTS自由基清除能力检测技术分析各个馏分,快速筛选出具有抗氧化活性和具有较高分子量蛋白的馏分—6号馏分。6号馏分主要由松仁7S球蛋白三聚体(203 ku)和松仁2S清蛋白组成(7.2 ku),6号馏分ABTS自由基清除率为(91.56±2.33)%。(3)金纳米颗粒松仁蛋白复合物制备、表征及其催化功能测定使用松仁粕水溶性蛋白的6号馏分和氯金酸作为原料,制备金纳米颗粒蛋白复合物。制备小粒径金纳米颗粒的最佳参数为:金离子浓度0.76 mmol·L-1、蛋白浓度0.71 mg·mL-1、反应温度43℃和反应时间47 min,在此条件下获得金纳米颗粒的流体力学直径为25.28±1.26 nm。制备的金纳米颗粒有典型的金纳米颗粒表面等离子体共振吸收峰。大部分金纳米颗粒分散良好,呈圆形,平均粒径7 nm,具有金典型的晶态结构。制备的金纳米颗粒没有抗氧化能力,但是该金纳米颗粒蛋白复合物具有良好的催化能力,其催化能力优于部分化学法制备的金纳米颗粒,能较快的完成对硝基苯酚催化降解过程,催化反应速率可达7.9× 10-3 s-1,随着循环次数增加,催化性能逐步下降,该催化剂在保证转化率的情况下至少可以使用5-6次。制备的金纳米颗粒松仁7S球蛋白复合物能较快的完成刚果红的催化降解过程,催化反应速率可达1.7×10-3 s-1。(4)金纳米颗粒连接蛋白组分检测方法建立本论文建立的双波长排阻色谱法能够快速且准确地分析出金纳米颗粒连接的蛋白组分,最低可以检测到0.02 mmol·L-1金离子制备的金纳米颗粒,较传统光谱法有20倍的提升。使用该方法分析出金纳米颗粒与松仁7S球蛋白三聚体作用形成复合体。(5)金纳米颗粒松仁7S球蛋白复合物形成机制研究金纳米颗粒与松仁7S球蛋白的作用过程是一个熵增加、吉布斯自由能降低的放热自发过程。金纳米颗粒与松仁7S球蛋白的作用影响了松仁7S球蛋白的三级结构。金纳米颗粒松仁7S球蛋白复合物形成机制为:金离子通过可逆地影响松仁7S球蛋白的二级结构与松仁7S球蛋白发生作用,体系中的还原性物质将金离子还原成金原子。松仁7S球蛋白的关键氨基酸——120位的组氨酸通过静电力吸附1个金原子,该金原子作为核吸附体系中游离的金离子,这些金离子被还原剂还原成金原子,逐步形成金纳米颗粒。随着金纳米颗粒的增大,一些金纳米颗粒之间发生吸附形成较大的金纳米颗粒,由于松仁7S球蛋白之间存在一定的静电斥力,金纳米颗粒吸附的松仁7S球蛋白彼此保持一定距离,在新形成的较大的金纳米颗粒外围逐渐形成一个球形的外壳。这个蛋白外壳有助于形成球形的金纳米颗粒,同时控制其粒径。综上所述,本论文利用松仁粕水溶性蛋白提取物和氯金酸成功制备了具有良好催化活性的金纳米颗粒松仁7S球蛋白复合物,从分子水平阐述了金纳米颗粒松仁7S球蛋白复合物的形成机制,为非食品级松仁粕的高价值利用提供了新的思路和理论基础。