[发明专利]过氧化物模拟酶、其制备方法及用途

说明书

本发明涉及过氧化物模拟酶、其制备方法及用途。本发明采用将碱木质素胺化、炭化以及掺铁的方法构建了一种过氧化物模拟酶，该方法操作简单，原料丰富，制备周期短，且成本低。所构建的过氧化物模拟酶可用于过氧化氢及葡萄糖的检测。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种过氧化物模拟酶、其制备方法及用途。

背景技术

木质素是世界上含量最丰富的芳香族高分子化合物，占植物体总质量的20％-30％，并且是由苯基-丙烷类单体通过烷基-烷基、烷基-芳基、芳基-芳基等化学键连接起来的天然两亲性聚合物，具有绿色、环保、易降解等特点。据报道，只有5％的工业木质素用于表面活性剂、减水剂、防垢剂、分散剂等低附加值应用，其他则用于燃烧以提供热能，造成环境污染的同时也浪费了资源。碱木质素主要来自于碱法纸浆，因为其分子中醛基、酮基附近的氢原子比较活泼，可以在胺化改性之后进行进一步的应用。但胺化改性后的木质素目前仅用于制备吸附剂、界面改性剂等，其在生物、医药等领域的进一步应用有待探索。

酶主要由蛋白质组成，作为天然的催化物质，具有高效、专一、温和的催化特点，其提取、运输、保存困难且催化条件有限的局限性推动了人工酶这一类新兴材料的出现和发展。人工酶旨在利用人工合成的化学材料替代天然酶，在起到天然酶的催化效果的同时力求降低成本、绿色环保、可再生，并实现催化更严苛条件下的反应。过氧化物模拟酶作为人工酶中被研究最多的种类，被广泛用于替代天然过氧化物酶，在生物医疗、环境监测领域中实现过氧化物的催化反应。

过氧化氢是应用最多的过氧化物，其在过氧化物酶催化下分解并产生的氢氧自由基(·OH)能使无色的3,3’,5’,5’-四甲基联苯胺(3,3’,5’,5’-Tetramethylbenzidine,TMB)、二氨基联苯胺(Diami-nobenzidine,DAB)等底物失去质子，被氧化而显色，在特定波长下出现高吸光度。以一定浓度系列的过氧化氢和其分解氧化的显色底物在特定波长下的吸光度建立标准曲线，就得到了检测过氧化氢浓度的方法。

葡萄糖作为人体内的重要代谢物质，在人体健康及食品工业中起着重要作用。通过葡萄糖氧化酶-过氧化物酶的连级反应，即葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下生成葡萄糖酸及过氧化氢，过氧化氢进一步被过氧化物酶催化分解，结合运用显色底物，用上述的标准曲线分析方法即可进一步检测葡萄糖浓度。

人们通过构建活性中心、模拟天然辣根过氧化物酶的化学结构来合理设计过氧化物模拟酶。目前已有用金属氧化物(CN109499616A)、贵重金属、石墨烯等为基体构建过氧化物模拟酶，但以天然大分子(纤维素、壳聚糖等)为基体设计的过氧化物模拟酶依然很少，以木质素为基体制备过氧化物模拟酶的研究目前尚无报道。

发明内容

本发明的一个技术目的是提供过氧化物模拟酶的制备方法及由其制备的过氧化物模拟酶，该方法成本低廉，且可以减少造纸废液带来的污染、实现自然资源的高值化利用。

本发明的另一技术目的是提供所述过氧化物模拟酶在制备用于检测过氧化氢及葡萄糖的试剂中的用途及相关检测方法。

一方面，本发明提供一种基于木质素的过氧化物模拟酶的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)通过以下途径a)或b)进行碱木质素的胺化：

途径a)：将碱木质素溶于碱溶液得到碱木质素溶液，将环氧氯丙烷逐滴加入到所述碱木质素溶液中，使混合体系反应，过滤并用乙醇和水洗至中性后进行真空干燥，得到环氧化中间体，向制备的环氧化中间体中滴加多元胺，加热反应一段时间后过滤，用丙酮洗涤并烘干后得到胺化木质素；

途径b)：将碱木质素溶于碱溶液得到碱木质素溶液，然后向该溶液中加入乙二胺后升温至80-90℃，之后缓慢滴入甲醛，反应后加入蒸馏水，并调节至pH＝5-6，静置后进行抽滤、洗涤至中性，烘干后得到胺化木质素；