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脂肪酶由于其高效性,催化特异性和环境友好性而受到关注。游离脂肪酶在恶劣环境(高温,有机溶剂的存在等)中的催化性能不稳定,且难以从反应体系中回收再利用,限制了其商业化应用。脂肪酶的固定化能很好地提高酶在恶劣环境中的催化稳定性。脂肪酶可以通过非共价物理吸附,包封,共价键合和交联方法固定在多种无机(聚丙烯酸酯,聚甲基丙烯酸酯,金属,受控孔金属氧化物)和有机载体(琼脂糖,几丁质,藻酸盐,胶原蛋白和白蛋白)上。近几年被人们广泛研究的由金属离子/簇和有机配体组成的金属有机骨架化合物,由于其高结晶特性,具有微孔(<2 nm)和中孔(2-50 nm)规则的晶体形态,大表面积(甚至高达6000 m~2/g),高热/机械稳定性,在水相中的高稳定性以及良好的光电性能等优点,逐渐成为脂肪酶酶固定化的新型优良载体。本文合成了三种不同的金属有机骨架并将其用于脂肪酶的固定化,并将固定化脂肪酶构筑成生物传感器用于果蔬中除草醚残留的快速检测。首先,我们将脯氨酸(Pro)成功修饰在金属有机骨架UIO-66的表面。然后将皱褶假丝酵母脂肪酶(Candida rugosa lipase:CRL)固定在UIO-66和UIO-66/Pro上,固定化后的CRL@UIO-66和CRL@UIO-66/Pro具有良好的表面形貌;CRL@UIO-66/Pro在水解和酯交换反应中均表现出比CRL@UIO-66更高的酶活性和更好的可回收性。然而,将CRL固定在UIO-66/Pro上会导致其构象变化。基于CRL@UIO-66和CRL@UIO-66/Pro的生物传感器在杏子中的农药残留检测均显示较宽的线性范围(0-100μM),较低的LOD值(基于CRL@UIO-66生物传感器的LOD:0.016μM和基于CRL@UIO-66/Pro生物传感器的LOD:0.026μM)和良好的回收率。其次,我们成功合成具有良好的结晶度,优异的热稳定性和高表面积的分级多孔MAC-ZIF-8。然后,将纳米凝胶化的皱褶假丝酵母脂肪酶(nano-CRL)固定在MAC-ZIF-8的孔道内部。固定化后的nano-CRL@MAC-ZIF-8具有很高的酶活性(4.3778 U),且可以回收再利用于连续的水解反应(至少5次,具有良好的催化活性保留能力)。由于nano-CRL(100 nm)小于MAC-ZIF-8的大孔,nano-CRL被MAC-ZIF-8结构的大孔很好地包裹,因此能够保留酶的天然构型使其对底物有较高的亲和力。基于nano-CRL@MAC-ZIF-8所构筑的生物传感器在检测杏子中的除草醚残留时,表现出较宽的线性范围(0-114μM),较低的检测限(0.46μM)和较高的回收率。最后,本论文研究了金属离子对酶催化活性的影响,结果表明Mg2+可以通过改变酶的构象从而提高CRL的水解活性。本研究成功将CRL和CRL与Mg2+混合物原位包埋在金属有机骨架ZIF-8中。CRL@ZIF-8和CRL/Mg2+@ZIF-8拥有良好的形貌和晶体特征。虽然与游离CRL相比,固定化酶的活性有所降低,但镁离子的存在可以提升固定化脂肪酶的活性。固定化后的CRL和CRL/Mg2+拥有较好的底物亲和力,且可以回收再利用于连续的水解反应(至少8次,具有良好的催化活性保留能力)。基于CRL@ZIF-8和CRL/Mg2+@ZIF-8所构筑的生物传感器具有较宽的检测范围(0-50μM),较低的检测限(分别为0.66μM和0.47μM)以及良好的回收率。结果表明UIO-66/Pro,MAC-ZIF-8和ZIF-8均适用于CRL的固定化。且固定化CRL所构筑的生物传感器适合用于农产品中的除草醚残留的快速检测。