開題報告范文

1、山 東 科 技 大 學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目 有機蒙脫石對谷胱甘肽的 吸脫附性能研究學院名稱 化學與環(huán)境工程學院 專業(yè)班級 生物工程10-1班 學生姓名 學 號 指導教師 填表時間： 2014年 4月 9日填表說明1.開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。2.此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期完成，經(jīng)指導教師簽署意見、相關(guān)系主任審查后生效。3.學生應按照學校統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式，用A4紙打印。4.參考文獻不少于8篇，其中應有適當?shù)耐馕馁Y料（一般不少于2篇）。5.開題報告作為畢業(yè)設計（論文）資料，與畢業(yè)設計（論文）一同存

2、檔。設計（論文）題目有機蒙脫石對谷胱甘肽的吸脫附性研究設計（論文）類型（劃“”）工程實際科研項目實驗室建設理論研究其它一、 本課題的研究目的和意義谷胱甘肽廣泛存在于自然界的各種動植物中，動物肝臟、酵母和小麥胚芽中都含有豐富的谷胱甘肽，其含量高達 100-1000 mg/100 g。一般而言，植物組織中的谷胱甘肽含量較低，而人和動物的心臟、肝臟、腎、血液和眼睛晶狀體中則谷胱甘肽的含量較高，正常人體內(nèi)全血中谷胱甘肽的正常濃度約為 37.1 mg/dl。谷胱甘肽是細胞內(nèi)存在最豐富的小分子硫醇類化合物。還原型谷胱甘肽是細胞內(nèi)非蛋白硫氫集團的主要組成部分，在活組織中具有多種重要的生理功能。蒙脫石（MMT

3、）為21 型層狀粘土礦物，具有良好的膨脹容、較高的陽離子交換容量（CEC），而且因其天然無毒，使用方便而備受關(guān)注。蒙脫石吸附蛋白質(zhì)的研究從以前單純的食品凈化、蛋白質(zhì)分離、固定化酶逐漸延伸到生物傳感器、藥物緩釋材料、固液界面的吸附特性等很多前沿研究領域。通過研究蒙脫石及改性蒙脫石對多肽類物質(zhì)的吸脫附性能可以更好地使蒙脫石應用于蛋白質(zhì)多肽類物質(zhì)的篩分等方面。本實驗通過對蒙脫石進行改性，篩選出最穩(wěn)定的改性方法，然后對比蒙脫石及改性蒙脫石對谷胱甘肽的吸附性并選出吸附性能最好的一種。用離子交換法對蒙脫石-谷胱甘肽復合物進行洗脫，洗脫劑選用不同離子強度的緩沖溶液，得出哪個離子強度范圍內(nèi)的解吸率最大，由此可

4、以更好地篩分出谷胱甘肽。此法可以應用于蛋白質(zhì)多肽混合物中谷胱甘肽的分離，能夠簡便地通過控制離子強度來分離出較多的谷胱甘肽。二、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）（1）四氧嘧啶法測得谷胱甘肽濃度與吸光值的線性關(guān)系；（2）利用正交試驗確定出蒙脫石的最佳改性條件；（3）測定蒙脫石及有機蒙脫石對不同濃度的谷胱甘肽的吸附作用；（4）測定有機蒙脫石在不同pH值下對谷胱甘肽的吸脫附作用；（5）比較有機蒙脫石與DEAE樹脂對谷胱甘肽的吸脫附性能。三、 文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）谷胱甘肽（GSH）全稱為-L-谷氨酸-L-半胱氨酰甘氨酸1，是由L-谷氨酸，L-半胱氨酸和甘氨酸縮合而成的含巰基的生物活性三肽化合

5、物，是生物體內(nèi)重要的非蛋白巰基化合物之一。其分子式為C10H17O6SN3 。谷胱甘肽普遍存在于動植物細胞和微生物中，尤其在酵母、小麥胚芽以及人和動物肝臟、腎、紅細胞和眼睛晶狀體中含量較為豐富。它主要以還原態(tài)（GSH）和氧化態(tài)（GSSH）兩種形態(tài)存在，其中在機體中大量存在并起主要作用的是還原型谷胱甘肽。谷胱甘肽主要的生理功能是保護生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的巰基，維護蛋白質(zhì)的正常生理活性，是一種重要的抗氧化劑2。其抗氧化機理是谷胱甘肽可作為谷胱甘肽過氧化氫酶的供氫體3，并在在該酶的催化下將過氧化氫轉(zhuǎn)化為水，將有機過氫物ROOH還原為ROH，以此消除生物體內(nèi)的氧自由基及其衍生物，從而能夠保護細胞免受氧化劑、

6、自由基和輻射的損害。并且，谷胱甘肽能提供還原態(tài)巰基，從而可以維持含巰基酶和含巰蛋白的穩(wěn)定。同時，谷胱甘肽又是乙二醛酶、順丁烯二酸單酰乙酰乙酸異構(gòu)酶、前列腺素過氧化物酶等多種活性酶的輔酶和輔基，參與生物體內(nèi)甲狀腺素的生物合成、胰島素的降解以及氨基酸的轉(zhuǎn)運等生理過程，具有維持硫化代謝酶的活性、促進細胞正常生長以及強化細胞免疫等多種生理功能4。不僅如此，谷胱甘肽還與維生素C、NADH脫氫酶以及NADpH脫氫酶一起組成高鐵血紅蛋白還原系統(tǒng)，參與體內(nèi)高鐵血紅蛋白的還原，促進機體對鐵的吸收，并且還能維持維生素C和維生素E的還原狀態(tài)。目前，國內(nèi)生產(chǎn)谷胱甘肽的工藝還不夠成熟，其發(fā)展瓶頸主要在于發(fā)酵水平低下，后

7、續(xù)提純工藝收率低，產(chǎn)品純度低、質(zhì)量差、成本高。解決上述問題對實現(xiàn)我國GSH大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，改變GSH原料依賴進口的尷尬局面和推動我國醫(yī)學工業(yè)、保健行業(yè)和食品工業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。蒙脫石可通過離子交換作用吸附谷胱甘肽，從而達到在水溶液中除去谷胱甘肽的目的。吸附之后還可通過控制合適的洗脫液的pH值和離子濃度來對谷胱甘肽進行解吸。人們常常根據(jù)不同的需要對蒙脫石進行改性或活化處理,使其物化性質(zhì)或表面性質(zhì)發(fā)生改變,從而提高蒙脫石的利用價值,拓寬其應用范圍改性方法總體分為無機陽離子改性、有機物改性和有機無機混合式改性3種,有機改性劑以表面活性劑、高分子聚合物和絮凝劑為主

8、,尤其是表面活性劑。國內(nèi)外各科研院所研究人員在有機膨潤土的制備工藝、結(jié)構(gòu)、性能表征及應用方面做了大量研究工作，并取得了一些成果。Smith5最早利用有機銨離子與蒙脫石反應,在水介質(zhì)中合成了有機改性蒙脫石,此后,各國學者在這方面展開研究,設計合成了一系列不同類型的有機蒙脫石。如Smith等6合成了含有兩種碳鏈的雙陽離子有機蒙脫石；朱利中7等合成了蒙脫石陰陽離子表面活性劑有機蒙脫石和陽一非離子表面活性劑有機蒙脫石；McLauchlin和Thomas8用兩性表面活性劑椰油酞胺丙基甜菜堿合成有機蒙脫石；而Churchma9則采用陽離子聚電解質(zhì)對蒙脫石進行了有機化改性。對蒙脫石進行有機改性,其實質(zhì)就是有

9、機物在蒙脫石中的插層與吸附過程。當采用烷基季按鹽陽離子表面活性劑進行改性時,烷基按陽離子進入蒙脫石層間后,由于空間效應層間的水分子被擠出,而烷基按陽離子所帶的烷基基團則在蒙脫石層間形成有機相，使蒙脫石由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油性,從而把天然蒙脫石在水介質(zhì)中所呈現(xiàn)的性質(zhì)轉(zhuǎn)嫁到有機介質(zhì)中。影響蒙脫石/烷基銨復合物質(zhì)量的因素較多,包括蒙脫石礦物的結(jié)構(gòu)、有機物種類的選擇和制備工藝等。制備時總的原則是要保證蒙脫石礦物具有較高的純度并充分的鈉化改型，同時蒙脫石礦物要具有高的水化性能、陽離子交換容量以及反應活性10；有機物的選擇要考慮其與蒙脫石層間可交換性陽離子有較大的吸附交換能力以及在有機溶劑中有能充分溶脹的大分

10、子結(jié)構(gòu)。主要控制的工藝參數(shù)有漿體濃度、反應溫度、反應時間、活化劑的種類和用量及洗滌方式和干燥溫度等，濃度高、時間和溫度及攪拌速度適中有利于交換。蒙脫石/烷基銨復合物常見的制備條件11-14為:在pH值7-8,60-80水浴下攪拌2h,在80-110下烘干活化。若超過130,有機改性劑會發(fā)生分解。在應用研究方面，金輝等15成功地將有機膨潤土應用到廢水處理中，研究表明：有機膨潤土具有良好的破乳除油效果，用有機膨潤土處理乳化油廢水，對于濃度約200 mg/L 的乳化油模擬廢水，投加0.50 g/L 有機膨潤土,去除率可達95%以上；對于濃度約1 500 mg/L 的乳化油實際廢水，投加0.50-1.

11、0 g/L 有機膨潤土,去除率可達90%以上。朱利中等16-19利用季銨鹽類表面活性劑制備的有機膨潤土處理含苯系物、酚類、硝基苯類、苯胺類、多環(huán)芳烴等非離子型有機物的模擬廢水，發(fā)現(xiàn)有機膨潤土對有機物的吸附量隨改性時表面活性劑加入量、所用表面活性劑（季銨鹽）碳鏈的增長而增大；但當表面活性劑加入量超過膨潤土的CEC 時，吸附量一般將不再增加；吸附作用主要取決于有機陽離子大小和膨潤土的CEC。付勇等20用有機膨潤土對含鉻廢水進行了吸附和解吸實驗研究，研究表明，有機膨潤土能夠有效地吸附水中的6價鉻離子, 膨潤土原土對3價鉻離子有較好的吸附能力，有機膨潤土特別是用十六烷基三甲基溴化氨處理的膨潤土對6價鉻

12、離子的吸附效果明顯提高。李國平等21以牛血清白蛋白和鈣基蒙脫石為原料, 研究了牛血清蛋白在蒙脫石表面上等溫吸附、不同pH值下的吸附和解吸、不同偶聯(lián)劑處理的吸附和解吸, 并對吸附后上清液和解吸液進行紫外光譜分析。結(jié)果表明低pH值和偶聯(lián)劑KH570的使用有利于蛋白質(zhì)在蒙脫石片層上的吸附, 偶聯(lián)劑存在則更有利于蛋白質(zhì)的解吸。解吸液中的牛血清蛋白的共軛效應減弱, 上清液中的蛋白質(zhì)的共軛效應更強。但偶聯(lián)劑處理后蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化較小。此項研究為藥物負載等方面研究奠定基礎。陳寶梁等22研究了陰陽離子有機膨潤土吸附水中對硝基苯酚的性能及影響因素，表明陰、陽離子表面活性劑在有機膨潤土中形成了增溶作用較強的有機相，

13、在一定配比下對水中有機污染物產(chǎn)生協(xié)同去除效應；在高濃度時，協(xié)同作用系數(shù)R>1 時，協(xié)同效應主要由分配作用所提供，在低濃度時，0<R<1，協(xié)同效應主要由表面吸附所提供。雖然國內(nèi)外研究人員對蒙脫石的應用有了一定了解，并將蒙脫石的應用拓展到很多方面，但是其在蛋白質(zhì)多肽類物質(zhì)的分離上的應用仍沒有得到完全開發(fā)。本課題旨在優(yōu)化蒙脫石改性條件的基礎上，將蒙脫石應用于谷胱甘肽吸附，并用離子交換法對其進行洗脫，逐步加大離子強度，判斷哪個離子強度范圍內(nèi)谷胱甘肽的洗脫量最大。從而將其運用于谷胱甘肽的分離上。四、 擬解決的關(guān)鍵問題（1）繪制谷胱甘肽濃度與吸光值的標準曲線；（2）確定蒙脫石的最佳改性條

14、件；（3）設置不同濃度梯度的谷胱甘肽溶液，探究蒙脫石及有機蒙脫石對谷胱甘肽的吸附性能；（4）有機蒙脫石對谷胱甘肽的吸脫附條件分析。（5）比較有機蒙脫石與DEAE樹脂對谷胱甘肽的吸脫附性能。五、 研究思路和方法（1）采用四氧嘧啶法在305nm處測定谷胱甘肽的標準曲線；（2）設置L27L8(27）7因素2水平，8次試驗正交實驗優(yōu)化蒙脫石改性的條件，包括CTAB的加入量，溶液的pH值，振蕩時間，振蕩溫度；（3）將有機蒙脫石與谷胱甘肽的混合液進行振蕩，離心，然后測定上清液的吸光值探究相同質(zhì)量的蒙脫石及有機蒙脫石對不同濃度谷胱甘肽的吸附量；（4）設置不同的pH值，將有機蒙脫石與谷胱甘肽的混合液進行振蕩，離心，然后測定上清液的吸光值確定有機蒙脫石吸附谷胱甘肽的最佳pH值及解吸的最佳pH值。（5）通過有機蒙脫石與DEAE樹脂吸脫附谷胱甘肽后的上清液的紫外吸收光譜圖來對比兩者對谷胱甘肽的吸脫附性能。六、 本課題的進度安排。1 3 周 檢索文獻資料，實驗方案的論證；4 4 周 確定初步實驗方案，購買藥品，準備實驗儀器；5 5