论文总字数：17445字

摘 要

脂肪酶(lipase, EC 3.1.1.3)又称三酰甘油酯水解酶。它是一种既可催化水解反应又可催化合成反应的生物催化剂，且反应不需要辅酶, 反应条件温和，具有优良的立体选择性以及保护环境等特点，因此，脂肪酶的应用十分广泛。本论文利用硫化镉量子点（CdS QDs），纳米金（AuNPs）等纳米材料，构建了基于荧光内滤效应（IFE）的纳米荧光生物传感器，对脂肪酶酶活进行检测，在最优的实验条件下，我们测得脂肪酶的最低检出限为0.012 μg/mL，线性范围在0.05~1.6 mg/mL之间，与传统的方法相比，这种方法可以简单、快速、高通量的对脂肪酶活进行检测，这种方法也成功运用于商业脂肪酶酶活的检测。我们主要对以下三个方面工作进行了研究：

1. 合成硫化镉量子点和纳米金；
2. 验证硫化镉量子点和纳米金之间的关系；
3. IFE（荧光内滤效应）；

关键词：脂肪酶 硫化镉量子点 纳米金 荧光内滤效应

ABSTRACT

Lipase (EC 3.1.1.3) is also called triacylglycerol hydrolase. It is a kind of biocatalyst that can catalyze the hydrolysis reaction and catalyze the synthesis reaction. The reaction does not require coenzyme, the reaction conditions are mild, and it has excellent stereoselectivity and environmental protection. Therefore, the application of lipase is very extensive. In this dissertation, we used nanomaterials such as CdS QDs and AuNPs to construct a fluorescence biosensor based on the fluorescence inner filter effect (IFE) to detect lipase activity in the laboratory. Under the optimal experimental conditions, the minimum detection limit of lipase was 0.012 μg/mL, and the linear range was between 0.05 and 1.6 mg/mL. Compared with traditional methods, this method can detect lipase activity simply, quickly and with high throughput. This method is also successfully applied to the detection of commercial lipase activity. We mainly conducted research on the following three aspects:

1. Synthesis of CdS QDs and AuNPs
2. Verify the relationship between CdS QDs and AuNPs
3. IFE

KEYWORDS: Lipase CdS QDs AuNPs IFE

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1脂肪酶的概述 1

1.1.1脂肪酶的介绍 1

1.1.2脂肪酶的来源和应用 2

1.1.3脂肪酶的研究现状 2

1.2硫化镉量子点和纳米金的概述 2

1.2.1硫化镉量子点 2

1.2.2纳米金 3

1.3荧光内滤效应的概述 3

1.3.1 荧光内滤效应的简介 3

1.3.1传感材料 4

1.3.2 传感条件 4

1.3.3传感方法 5

1.4 本课题的立题思想和研究内容 5

第二章 基于荧光内滤效应比色和荧光双信号检测脂肪酶活性 6

2.1引言 6

2.2 实验部分 7

2.2.1 实验仪器与药品 7

2.2.2 硫化镉量子点的合成 8

2.2.3 纳米金的合成 8

2.2.4 实验过程 9

2.2.5 实验方案的检测 9

2.3结果与讨论 9

2.3.1 硫化镉量子点的表征 9

2.3.2 荧光内滤效应的验证 10

2.3.3实验机理的验证 13

2.3.4实验条件的优化 15

2.3.5脂肪酶活的定量检测 18

第三章 结论与展望 20

3.1结论 20

3.2展望 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 绪论

1.1脂肪酶的概述

1.1.1脂肪酶的介绍

脂肪酶又被称作三酯酰甘油水解酶，过程如图1.1所示，是一类能催化水解以及合成长链脂肪酸酯的酶。它作为生物催化剂时不仅可以催化由不同底物出发的水解反应，也能催化合成反应^[1]。根据目前的研究， 来源不同的脂肪酶含有的氨基酸组成数目也不尽相同，一般在270-641之间，它们的分子量为三万至十万不等。

脂肪酶通常会出现两个主要的构象，即开放式和封闭式的构象^[2]。开放式的构象是当有两亲性脂质底物存在时，表面线圈将会经历一个构象的改变，通过盖子的取代并且向介质中暴露活性位点周围的疏水性残基，这样可以使底物能够顺利进入到活性位点^[3]。但是在封闭式构象中，可以通过表面线圈控制脂肪酶的活性位点，使活性位点从介质中隔离出来；大多数脂肪酶在溶液中的活性很低或者无活性，脂肪酶的活性位点在水相中是被酶分子的一个灵活区域覆盖的，一旦和油水界面结合，盖子就会自动打开并且暴露疏水的表面区域，这样有利于酶和底物的相互作用，使其表现出更高的催化活性，这种现象被称为界面活性^[4]。除了水解羧酸酯键的自然功能外，脂肪酶还可以催化非水介质的酯化、酯交换和相互酯化反应。脂肪酶的多功能性使其在食品、制药、皮革、纺织、化妆品和造纸等行业存在着巨大的潜在应用价值。

图 1.1 脂肪酶水解合成三酰甘油的反应式

Figure 1.1 Enzymatic reaction of lipase catalyzing hydrolysis or synthesis of triacylglycerol substrate.

1.1.2脂肪酶的来源和应用

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