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碳酸酐酶固定及在二氧化碳捕集应用研究进展(二)

来源:郑州天顺食品添加剂有限公司 发布时间:2021-09-12 09:32:13 关注: 0 次
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1.2 碳酸酐酶固定化酶媒介

媒介的选取会明显危害固定化酶酶的性质,制取理想化的固定化既要采用有效高效的固定化酶方式,与此同时又要挑选优良的媒介。一般 在挑选固定化酶媒介原材料时必须考虑到以下几个方面:1)媒介的理化性质,例如样子、尺寸、直径、冲击韧性、不容易溶解反映物质、在强强酸强碱和高溫情况下的可靠性、耐微生物菌种溶解工作能力等;2)媒介的工业生产运用工作能力:原材料质优价廉容易得到、可开展现代化生产、能再生反复应用等。

传统式的固定化酶媒介主要是以动物与植物的结构蛋白为主导的纯天然高分子结构物质,如从虾的硬壳中获取出的壳聚糖、褐藻酸钠; 从藻类中能够获取海藻酸钠等。此外还包含琼脂糖珠、琼脂糖凝结、卵清蛋白、木制纤等。近些年,包含碳基原材料、硅基原材料、氢氧化物等以外的无机物媒介原材料科学研究较多,且很多科学研究运用化学药品对原材料改良后再用以固定不动 CA,使固定化酶 CA 的可靠性、可多次重复运用性更强。牛建杰等以 γ-出现缩水甘油醚氧丙基三叔丁基氯硅烷(GPTMS)为改性材料对纳米颗粒开展改性材料,获得了环氧树脂基功能性的 Fe3O4-SiO2
核壳纳米颗粒,接着将碳酸酐酶 CA 共价键固定不动到纳米颗粒上,以完成 CA 固定化酶。结果显示,固定不动化酶的耐热性、储藏可靠性和反复应用性均好于相同条件下下的分散酶,其在反复应用 10 次能仍维持 84.2%的相对性酶魅力。Jing 等取得成功将 CA 固定不动在带磁聚脂质体上,与分散 CA 对比,固定化酶 CA具备更强的酶促反应、不错的可提拔性、高些的耐热性。历经 6 次多次重复使用后,活力为起初的47.6%。Suhyeok 等 将大肠埃希菌核糖体蛋白 L2与深海病菌深海氢遗传基因弧菌(hmCA)的 CA 遗传基因结合,搭建的融合蛋白取得成功地自固定不动到硅藻泥微生物硅上,所配制的固定化具备较高的可靠性。Peirce等在存有炭化二亚胺的标准下,根据化学键将耐高温的 CA 固定不动在顺磁性物质的 Fe3O4金纳米颗粒(NPs)上,较大 载酶量为 40 mg CA/g NPs。Kumari 等将 Sulfurihydrogenibium azorense CA(SazCA)与甲基纤维素融合控制模块(CBM3)结合后获得的重组蛋白BMC-SazCA 可与微晶纤维素珠串紧密联系,将固定化运用于催化反应 CO2 水合反应,10 个循坏后,固定化酶的 BMC-SazCA 的活力约为新鮮制取的固定化酶 BMC-SazCA 的 90%。

2 碳酸酐酶在二氧化碳捕集中化的运用

2.1 推动有机化学有机溶剂消化吸收二氧化碳

一般运用有机化学吸附法收集二氧化碳常见的化工有机溶剂为醇胺和金属材料偏碱实验试剂[。醇胺水溶液包含一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DGA)、哌嗪(PZ)、二乙烯三胺(DETA)、羟基二乙醇胺(MDEA)和五羟基二乙烯三胺(PMDETA)等。金属材料偏碱实验试剂有碳酸钾、氢氧化钠溶液、氢氧化铝等。运用醇胺水溶液消化吸收 CO2 具备很大的消化吸收容积,迅速的消化吸收速度,可是消化吸收速度慢、物质易溶解,消化吸收焓较高。尽管运用碳酸钾K2CO3)水溶液消化吸收 CO2 必须 较低的可再生动能,对环更友善,但其消化吸收动力学模型比较慢,因而必须 大中型且贵重的消化吸收柱才可以实际操作。碳酸酐酶可靠性好,在加速CO2的水合速度的与此同时又可以减少消化吸收焓。因而,近几年来很多研究表明在醇胺或金属材料偏碱实验试剂中添加碳酸酐酶,能够使 CO2收集加工工艺既具备高的消化吸收容积与此同时具备迅速的消化吸收速度和较低的解析耗能。

1988 年 Silverman 和 Lindskog[40]对碳酸酐酶的构造和催化机理开展了讨论,结果显示,虽然不一样种类的 CA 具备不一样的蛋白编码序列,但催化反应的活性中心全是带甲基的 Zn2 正离子,CA 的加盟可显著地提升 CO2 水合的速度。图 2 为 CA 催化反应水合反应的机制图。在分子结构间质子转移中,CA 处在活力情况,氢气正离子融合到锌上,二氧化碳分子结构挨近碳水化合物主链,这儿称之为质子安全通道,向水溶液中的缓存分子结构释放出来质子。随后融合锌的甲基对氧原子开展亲核攻与周边的二氧化碳分子结构反映,造成融合锌的碳酸氢盐。水分将碳酸氢盐互换到水溶液后,酶处在不活跃性情况,水与锌融合。为了更好地修复 CA 的催化剂的活性,务必从与锌相结合的水分中除掉一个质子。质子根据质子安全通道进行分子结构内质子转移,这类迁移产生在共价键水分中间。

申明:文中常用照片、文本来自《环境研究与监测》,著作权归原作全部。

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