血红素在水-有机溶剂两相体系中对过氧化氢的催化

血红素在水-有机溶剂两相体系中对过氧化氢的催化 研究 陈进，孙凯，刘继伟* 浙江师范大学化学与生命科学学 院，浙江金华(321004) E-mail: liujiwei@zjnu.cn 摘 要:血红素及含血红素蛋白质在生物学、医学和环境科学等领域有广泛的应用，是目前研究的热点之一。本文在血红素最新研究进展上，在水-有机溶剂两相仿生体系中，采用紫 外-可见分光光度法研究了血红素催化过氧化氢氧化儿茶酚的反应体系。血红素在两相体系 仍然能保持好的催化活性，产物醌在 260nm 处有强吸收峰。进一步研究了邻苯二酚的浓度、 温度、血红素浓度对两相体系的影响，并优化两相体系的反应条件，在最佳条件下，该体系 -6-4-6 用于过氧化氢含量的测定，线性范围为 3×10-1×10mol/L，检测限为 2×10mol/L。 关键词:血红素;仿生酶;水-有机溶剂两相体系 引言 近几年，过氧化物酶引起了研究者极大的关注，它们被广泛应用到检测过氧化物或酚类 [1]物质。但是，由于过氧化物酶价格昂贵，而且稳定性差在工业应用上受到了极大地限制。 [2-5]血红素具有类似过氧化物酶的催化活性引起了人们极大的兴趣。Wilney 等人报道了血红 素作为模拟过氧化物酶检测氨基苯酚。Shen 等人用光谱方法对血红素作为过氧化物酶对过 [6]氧化氢催化溴邻苯三酚进行了研究。研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明血红素催化过氧化氢氧化酚类物质可用于检 [7-8]测过氧化氢的含量。 [9-10]有机相中的生物催化已经进行了广泛地研究。生物催化的范围也相应地扩展到了酶 [11][12-13]有机相的使用和仿生酶的催化。研究表明酶在有机溶剂中仍然能够保持其催化活性。 有机相具有一些优点，比如良好的热稳定性和酶敏感性，可以减少接触反应时间，但由于具 有毒性，挥发性和其他的辅助效应使得有机溶剂不能被完全清除，在一定程度上限制了有机 [14-15][16]相的广泛应用。因此，水-有机溶剂两相体系得到了广泛研究。 本文在上述工作的基础上，通过紫外-可见光谱法研究了水-有机溶剂体系的应用。血红素作为过氧化物酶可用于检测过氧化氢含量。血红素能在两相体系中保持较好的催化活性。 进一步优化反应条件，研究了底物浓度，温度，血红素含量对吸光度的影响。并在最优条件 下用血红素代替过氧化物酶建立了测定过氧化氢的方法。 1 实验部分 1.1 仪器和试剂 紫外-可见分光光度计(TU1800，北京普析通用)。异丙醇、邻苯二酚、血红素(上海 化学试剂有限公司)均为 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 纯，实验用水均为去离子水。所用其他试剂均为分析纯。过氧 -2 化氢 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 储备液是通过高锰酸钾溶液进行标定而得到浓度为 2.0×10mol/L 的溶液。邻苯二 -3 酚标准储备液由溶解一定量的邻苯二酚得到，其浓度为 2.0×10mol/L。血红素储备液的浓 -4 度为 1.1×10mol/L。所有储备标准液均保存在 4?。 1.2 试验方法 由水和异辛烷不同配比配制了一系列两相体系，在搅拌状态下，混合 1min。分别加入 过氧化氢和邻苯二酚储备液各 200µl，然后加入 200µl 血红素，35?下反应 5min。在 260nm 下测量产物的紫外吸收。 2 结果与讨论 0.6 0.5 d 0.4 0.3 c Absorbance 0.2 0.1 b a 0.0 250 300 350 400 450 500 wavelength / nm 图 1 不同溶液的紫外-可见吸收光谱比较:(a)邻苯二酚溶液、(b)邻苯二酚和过氧化氢溶液、(c)血 红素溶液、(d)邻苯二酚-过氧化氢-血红素 Fig.1. The UV-vis absorption spectra of (a) catechol solution system (b) catechol and HOsolution system (c) 22 free hemin solution system (d) catechol-HO-hemin system in aqueous-organic mixtures 22 2.1 反应体系的紫外-可见光谱 图 1 为邻苯二酚-过氧化氢-血红素催化体系在水-有机溶剂两相中紫外吸收光谱图。图 1(a)和图 1(b)分别为邻苯二酚、过氧化氢和邻苯二酚混合溶液的紫外-可见吸收光谱。 271nm 处是邻苯二酚特征吸收峰。图 1(c)400nm 处为血红素存的特征吸收峰。图 1(d) 表明适量的血红素溶液加入到邻苯二酚和过氧化氢混合溶液中，于 35?C 反应 5 分钟后，在 -有机溶剂两相体系中，血红素作为一种仿生 260 纳米处有一新的吸收峰出现。这表明在水 酶在催化过氧化氢氧化邻苯二酚的反应中，具有较好的催化活性。在 260nm 的吸收峰即为 氧化产物醌的特征吸收。 a b1.4 1.4 blank hemin 1.2 1.2 1.0 1.0 0.8 0.8 ?Α 0.6 0.6 0.4 Absorbance 0.4 0.2 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 -4-4 / ×10mol/L / ×10mol/L CCCatechol Catechol 图 2 吸光度-邻苯二酚浓度关系曲线:(a)加入血红素前后比较;(b)?A -邻苯二酚的浓度曲线(?A=A (血 -3 -5 红素)-A (空白)。(其中所测波长均为 260nm，过氧化氢浓度:1.0×10mol/L，血红素浓度:2.8×10mol/L， 反应温度为 35?C，反应时间为 5min) Fig.2. (A) The concentration of catechol-response curves in the absence and presence of hemin;(B) the -3concentration of catechol-?A curve where ?A=A (hemin)-A (blank) at 260nm; HO: 1.0×10M, hemin: 22-52.8×10M, temperature: 35?C, reaction time: 5min 2.2 底物浓度的选择 在血红素催化体系中，过氧化氢氧化邻苯二酚，产物为邻苯醌。改变邻苯二酚的浓度， -4 -4 从 0.2×10mol/L 到 1.4×10mol/L 分别检测了相应的吸光度值，结果如图 2 所示。在相同 的条件下，比较加入和不加血红素的情形，吸光度均随着邻苯二酚浓度的增加而增加，如图 -4 2(a)所示。由图 2(b)可以看出，邻苯二酚浓度为 1.0×10M 时，催化反应体系中吸光 度最大。 1.0 0.9 0.8 0.7 Absorbance 0.6 0.5 0.4 25 30 35 40 45 50 55 Temperature / ?C 图 3 温度对血红素催化活性的影响 Fig.3. The temperature-response curve on the catalytic activity of hemin in aqueous-organic medium. 2.3 温度的影响 图 3 为温度对水-有机溶剂两相体系中血红素催化活性的影响。由图可知，在 25?C 到 30?C 吸光度随着温度升高而逐渐增加，温度高于 30?C 时，吸光度迅速增加;直到 50?C 时