Окисление лигнинных веществ в присутствии катализатора - пероксидазы из корней хрена

• Автор: Айзенштадт, Мария Аркадьевна
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ЦБП - целлюлозно - бумажная промышленность.
ЦБК - целлюлозно - бумажный комбинат.
ХПК - химическое потребление кислорода.
БОПС - биологическая очистка производственных стоков.
Редокс - свойства - окислительно-восстановительные свойства.
ІЛР - лигнинпероксидаза.
МпР - марганецпероксидаза.
НВР - пероксидаза хрена.
Срй I - соединение 1.
Срб II - соединение 2.
ДГП - дигидрополимер.
ДМСО - диметилсульфоксид.
ГВ - гваякол.
ФК - феруловая кислота.
АЦ - ацетованилон.
ВС - ванилиновый спирт.
ДЛ - диоксанлигнин ели.
СХЛ - сульфатный хвойный лигнин.
ВСХЛ - сульфатный хвойный лигнин, восстановленный боргидридом натрия. ООП - относительная оптическая плотность.
М* - среднемассовая молекулярная масса, а.е.м.
М„ - среднечисловая молекулярная масса, а.е.м.
М2 - средняя молекулярная масса, а.е.м.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИГНИННЫЕ ВЕЩЕСТВА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ И СТОЧНЫХ

ВОД ПРЕДПРИЯТИИ ЦБП (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1. Основные пути образования и трансформации лигнинных веществ в технологических средах ЦБП (на примере ОАО «Архангельский
ЦБК»)
1.2. Методы определения лигнинных веществ в жидких

средах
1.3. Применение ферментов для контроля содержания лигнинных

веществ в сточных и природных водах
1.3.1. Общая характеристика пероксидаз
1.3.2. Особенности строения пероксидаз и обобщенная схема окисления

их субстратов
1.3.2.1. Особенности строения пероксидаз
1.3.2.2. Обобщенная схема окисления субстратов пероксидазы
1.3.3. Механизм пероксидазного окисления лигнина и родственных ему

соединений
1.4. Выводы. Постановка цели и задач исследования
2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Реактивы и Материалы
2.2. Оборудование
2.3. Методы исследований
2.3.1. Спектрофотометрические измерения
2.3.1.1. Определение характеристических длин волн модельных соединений лигнина

2.3.1.2. Определение зависимости начальной скорости реакции от pH среды
2.3.1.3. Определение зависимости начальной скорости реакции от концентрации пероксидазы хрена
2.3.1.4. Определение зависимости начальной скорости реакции от концентрации пероксида водорода
2.3.1.5. Определение зависимости начальной скорости реакции от концентрации модельного соединения лигнина
2.3.1.6. Методика исследования кинетики пероксидазного окисления модельных соединений лигнина в условиях одновременного варьирования концентраций субстратов (Н2О и РИОН)
2.3.1.7. Методика исследования процесса пероксидазного окисления препаратов лигнина
2.3.1.8. Расчет кинетических параметров реакции пероксидазного
окисления модельных соединений лигнина / препаратов лигнина
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ЗЛ. Каталитическая активность пероксидазы хрена в реакциях окисления
лигнинных веществ
3.2. Кинетика пероксидазного окисления родственных лигнину фенольных соединений гваяцильного ряда
3.2.1. Влияние pH раствора на кинетику процесса окисления
3.2.2. Влияние на кинетику ферментативного процесса концентраций
пероксидазы и ее субстратов
3.3. Кинетическая модель и механизм пероксидазного окисления
модельных соединений лигнина
3.3.1. Исследование кинетики пероксидазного окисления модельных соединений лигнина при разных постоянных концентрсарш пероксида водорода

Рисунок 1.12 - Модельные нефенольные димеры лигнина с разными типами связей: (3-1 (1), р -0-4 (2) и р -5 (3).
Далее рассмотрим более детально, как протекает пероксидазное окисление некоторых соединений, представляющих собой модели лигнина. В процессе окисления гваяцильных структур лигнина со свободной реакционной ОН-группой фермент инактивируется этими субстратами. Образующиеся при окислении данных фенольных субстратов феноксирадикалы не могут участвовать в реакциях переноса заряда, а в отсутствие катионрадикалов становится возможной реакция соединения II с пероксидом водорода с образованием неактивного соединения III [108, 109].
Типичным примером такого явления является окисление фенольного субстрата - феруловой (4-окси-З-метоксикоричной) кислоты. В ходе ее окисления наблюдается инактивация фермента по двум возможным путям. По первому может происходить пероксидзависимая инактивация, вызванная накоплением соединения III даже при относительно низких концентрациях пероксида. Второй механизм инактивации включает взаимодействие феноксирадикалов или продуктов окисления феруловой кислоты с ферментом [110]. Так, в результате пероксидазного окисления феруловой кислоты пероксидом водорода наблюдается образование димеров и гримеров с последующей их дальнейшей полимеризацией (рисунок 1.13.) [111].