大肠杆菌内源过氧化氢检测方法的建立毕业论文.doc
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1、论文题目:大肠杆菌内源过氧化氢检测方法的建立学院及专业:食品与生物工程学院 食科 摘要本实验旨在通过物理、化学方法的对比及探索改进,找出一种检测细菌內源过氧化氢的模型方法。本实验以大肠杆菌突变体为研究对象,首先以30%的H2O2为研究对象,确定其原液的浓度,然后通过辣根过氧化物酶酚红法、荧光法、硫酸钛法三种不同方法绘制出不同的标准曲线,最后根据不同的标准曲线计算出20个大肠杆菌抗氧化基因突变体菌株在同一生长时期时內源过氧化氢的释放量。结果显示:30%的H2O2原液浓度为6.9M,三种检测方法绘制出来的标准曲线的线性相关系数分别是0.9963、0.9936、0.997,根据辣根过氧化物酶酚红法和
2、荧光法不同的线性关系计算出来不同菌株H2O2的释放量都有明显的差异,范围在1M10M之间。硫酸钛法的检测区间在10M500M之间,明显检测不到大肠杆菌抗氧化基因突变体菌株中內源过氧化氢的释放量。通过分析对比发现三种方法中辣根过氧化物酶酚红法和荧光法都可以检测到大肠杆菌抗氧化基因突变体菌株中內源过氧化氢的释放量,硫酸钛法检测不到,但是辣根过氧化物酶酚红法比较繁琐且需要严格控制反应条件,而荧光法的灵敏度比较高,操作也比较简单方便。关 键 词:內源过氧化氢,检测方法,大肠杆菌,突变体 Subject: Measure assays establishment of endogenous hydrog
3、en peroxide in Escherichia coli College and Specialty: College of Food & Bioengineering Food Science & Engineering Name: Supervisor: ABSTRACTThis experiment is for the purpose of discovering one detection model method to detect endogenous hydrogen peroxide by physical, chemistry method contrast and
4、the exploration improvement.This experiment takes the Escherichia coli mutants as the objects of study, first take 30% H2O2 as the object of study and determine the density of its original fluid, then through the horse radish peroxide enzyme - phenol red method, the fluorescence method, the titanium
5、 sulfate method three different methods draws up the different standard curve, Finally according to different standard curve to figure out endogenous hydrogen peroxide release quantity of the twenty Escherichia coli oxidation resistance gene mutant strains in the identical growth period. The results
6、 showed that 30% H2O2 original fluid density is 6.9M, use three detection methods to draw up the standard curves, and whose linear correlation coefficient respectively are 0.9963, 0.9936, 0.997, calculates that the H2O2 release quantity of different strains have the obvious difference according to d
7、ifferent linear relationship of the horse radish peroxide enzyme - phenol red method and the fluorescence method, the scope is between 1M10M. The detection interval of Titanium sulfate method is between 10M500M, so obviously we cannot examine the endogenous hydrogen peroxide release quantity in Esch
8、erichia coli oxidation resistance gene mutant strain.Through the analysis contrast, we discover that the horse radish peroxide enzyme - phenol red method and the fluorescence method may examine the endogenous hydrogen peroxide release quantity in the escherichia coli oxidation resistance gene mutant
9、 strain in this three methods, the titanium sulfate method can not examine that, but the horse radish peroxide enzyme - phenol red method is quite trival and needs the strict control condition, while the fluorescence method has quite high sensitivity,and the operation is also quite simple and conven
10、ient.Keywords:endogenous hydrogen peroxide, detection method, escherichia coli, mutant strain目 录第1章 文献综述11.1 过氧化氢11.2过氧化氢的应用11.3过氧化氢的测定方法21.4过氧化氢检测方法的发展趋势41.5过氧化氢测定方法优缺点分析51.6大肠杆菌的特点51.7 在生物技术中的应用7第2章 硫酸钛法测大肠杆菌內源过氧化氢92.1材料和方法92.1.1 试剂92.1.2 仪器92.1.3实验方法92.2 实验结果102.3 结果分析与讨论12第3章 辣根过氧化物酶酚红法测大肠杆菌內源过氧
11、化氢133.1材料和方法133.1.1试剂133.1.2 仪器133.1.3溶液的配制133.1.4实验方法133.2实验结果153.3结果分析与讨论19第4章 荧光法测定大肠杆菌內源过氧化氢204.1材料和方法204.1.1 试剂204.1.2 仪器204.1.3 溶液配制204.1.4 实验方法204.2 实验结果214.3结果分析与讨论23第5章 结论24参考文献25致谢27第1章 文献综述1.1 过氧化氢过氧化氢是1818年由法国化学家JHThenard发现,又名双氧水,分子式为H202,为无色、无气味的液体,具有苦涩味,易分解为水和氧气。过氧化氢是一种强氧化剂,它作为一种重要的化工产
12、品具有消毒、杀菌、漂白等功能,在纺织品、纸浆漂白、化学产品的合成以及环保领域和医疗领域中广泛应用。过氧化氢在自然界中也广泛存在。近年来,天然水(地表水、大气水滴及降水等)中的活性物质(单重态氧、羟基自由基、过氧化物、超氧化物等)引起了人们极大的注意。这些活性物质与天然水中发生的氧化还原反应有密切关系,是影响化学品在水环境中的迁移、转化、归宿及生态效应的重要因素。过氧化氢是一种重要的痕量气体并且在对流层中扮演了一个很重要的角色。过氧化氢还间接的影响了酸雨的形成,它对大气的质量是非常有害的。吸入过量过氧化氢可使人中毒,空气中过氧化氢含量不得超过1.4 mgm3。过氧化氢在生物体中极为重要。过氧化氢
13、在植物体中广泛存在,植物细胞可以通过多条途径产生H202,H202已经被认为是植物中的一种信号分子,因为过氧化氢是许多酶催化反应的产物,通过测定过氧化氢,可以间接测定许多底物或酶的含量。过氧化氢是生物体内主要的活性氧之一,它虽不是自由基,但分子中含有较易断裂的过氧键,常被诱发均裂,产生羟自由基(OH),它是最活泼的活性氧,又称之为侵袭性自由基1。过氧化氢是生物体内的一种代谢产物,超量过氧化氢能够对生物系统产生有害作用,它还与中神经病理学中的枢神经系统疾病有关。可见,过氧化氢在环境中广泛存在,过氧化氢的测定在食品检验、药物分析和环境监测等方面都有很重要的意义。迄今,国内外学者对天然水中过氧化氢的
14、含量、分布、生成机理及光化学反应等方面进行了大量的研究。如何测定过氧化氢也一直以来是科研工作者研究的热点。1.2过氧化氢的应用过氧化氢目前广泛应用于纺织印染、化工、造纸、环境保护和电子工业等领域,近年来,其在环境领域和食品安全领域的作用显得尤其突出。1.2.1 环境领域目前,水资源的有效利用为环境工作者研究的重点。工业上高浓度难降解有毒有害有机废水的有效处理为国内外环境工作者和安全工作者的难题,而能产生强氧化性的羟基自由基,可以很方便地采用亚铁和过氧化氢组成的芬顿试剂产生。因此,过氧化氢能处理多种无机和有机的有毒物质,可以治理各种高浓度难降解的工业废水,治理效果十分明显。过氧化氢氧化和芬顿试剂
15、由于其无二次污染,备受环境工作者和安全工作者的厚爱。国外发达国家已经将过氧化氢用于环境保护,应用规模呈增长趋势,而我国由于成本问题在这方面的应用较少。但是其有效应用与突出效果还是备受环境工作者和安全工作者的推崇。1.2.2 食品行业过氧化氢在食品包装、食品纤维等方面用作消毒杀菌剂2,产生大量活泼的羟基自由基,具有极强的氧化性,可将很多有机污染物最终氧化分解为水和二氧化碳。过氧化氢在食品行业具有较为广泛的应用,但是,其残留问题是安全工作者要首先考虑的问题。为有效降低安全风险,体现“科技以人为本”的现代化理念,必须对过氧化氢的浓度进行有效监测。1.2.3 纺织行业纺织工业是我国过氧化氢的最大用户,
16、主要用于各种纺织物和针织物的漂白3。近几年虽因纺织工业结构调整和市场疲软,对过氧化氢需求量的增长缓慢。但随纺织企业生产技术的不断提高和纯棉织品受到人们青睐,预计今后几年国内纺织行业对过氧化氢的需求还会增加。1.2.4 其他行业过氧化氢在化工行业上的应用是相当广泛的。它是合成许多无机、有机过氧化物的主要原料4。近几年国内重视精细化工产品的生产,积极开发包括过氧化氢下游产品在内的新产品,使过氧化氢在化工行业上的消费呈上升趋势。此外,过氧化氢还广泛应用于造纸业、电子行业等;在冶金行业的电镀液净化除铁、毛皮、烟草漂白,火箭、鱼雷等军工用的化学推进剂、化妆品行业5等也都有一定应用。因此,过氧化氢可以说是
17、与人们生活、安全健康、环境污染、社会进步等休戚相关,其准确检测的有效性和必要性日益提上日程。1.3 过氧化氢的测定方法1.3.1 常规滴定法最早用于过氧化氢测定的常规滴定法是根据过氧化氢具有的很强的氧化还原性而形成的一种最普遍的常规分析法。如KMm04法,该法是在室温下的稀H2S04介质中,以MnS04为催化剂,用KdVm04标准溶液直接滴定H202:该方法利用KMn04自身指示剂来确定滴定的终点,再根据滴定耗用的标准液的体积求出H202含量。滴定法操作简单,不需要昂贵的仪器,但是此方法测定过程比较费时,终点颜色变化不明显,干扰因素较多,许多具有氧化还原活性的物质都有可能对测定结果产生干扰。并
18、且此方法的准确度和灵敏度不高,达不到许多微量、痕量测定的要求,不能连续化、微量化。1.3.2 分光光度法分光光度法可以分为三类:碘离子的氧化;金属离子的氧化;有机物的显色反应6。分光光度法的灵敏度取决于产生吸光物质的摩尔吸收系数,选择能产生高摩尔吸收系数的物质能够使其灵敏度大大提高。分光光度法的灵敏度、准确度要优于传统的滴定法,但是任何一种分光光度法都需要加入一种显色剂,并使H202在合适的条件下与之发生发应,从而确定的H202的含量。因此方法较为复杂,而且其它过氧化物往往会对其测定产生干扰,使这种方法不适用于许多复杂的测量体系。1.3.3 电化学方法电化学方法7-10主要包括极谱法、电流法以
19、及恒电位法。近年来,许多科学工作者利用各种修饰电极对过氧化氢进行了测定。电化学方法具有很高的灵敏度,但是它一般要利用酶或者模拟酶等试剂作为反应试剂,这使它的稳定性降低,并且大大增加了检测的成本。很多修饰电极的制作方法也较为复杂,这使电化学方法具有了一定的局限性。1.3.4 荧光法荧光法的一般原理是在过氧化酶作用下,基质与H202反应产生荧光物质,根据荧光强度与H202成正比的关系确定H202浓度。荧光法11,12的灵敏度高,由于一般采用酶作为反应试剂使该方法具有比较好的选择性,但是生物酶价格较高,且不易长期保存,在使用过程中的失活或活性降低将会给实际分析带来诸多不便。虽然已经可以在某些情况下用
20、过氧化物模拟酶代替生物酶,但是也存在过氧化物干扰等缺点。1.3.5 其它方法除了上述几种方法外,较常用的还有室温磷光分析法13,14、化学发光法14-16、电致化学发光法17、色谱法18,19等几种方法。其中室温磷光分析较其它方法有它自己独特的优越性:(1)灵敏度高(2)大大降低成本和简化操作步骤(3)分析曲线线性范围宽 (4)选择性好 (5)检测限低 (6)可实现连续操作,易于实现自动化。化学发光法具有较高的灵敏度、可控的发射速率以及较宽的动力学范围,但是这种方法同样需要与之反应的一个发光试剂或是催化剂等使其产生发光信号。电致化学发光法也有其独特的特点:(1)分析的选择性高 (2)具有极高的
21、灵敏度及很宽的动力学响应范围;(3)反应迅速(4)扩大了化学发光法可检测物质的范围;(5)易于与其他技术联用。色谱法也能用于过氧化氢的分析测定。该方法具有准确度高,易操作,实用性强等优点。色谱法能够对不同的过氧化物进行分离和定量,与其它方法相比具有一定的优越性。但是色谱法对仪器的要求比较高,所需要的仪器昂贵,对流动相的纯度要求高。目前,这种方法用于过氧化氢的分析还有待进一步研究和改进。1.4 过氧化氢检测方法的发展趋势目前,对过氧化氢的检测主要就是以上的几种方法,每种方法都有其有缺点。电化学分析法具有很好的灵敏度,但是对于干扰的消除和提高方法的稳定性和重现性仍然是今后研究的重点20;分光光度法
22、的所需的设备比较简单,但是要提高其灵敏度就还需要寻找具有高摩尔吸收系数的物质,特别是有机显色剂;荧光光度法和化学发光法灵敏度高,可以很容易的结合流动注射技术使其实现连续操作和实时监测,提高检测速度,还可以利用酶提高其方法的选择性21,但是利用酶反应同时也带来了一些问题,比如说酶试剂价格昂贵,不利于长期保存等,发现新的高效的发光试剂和荧光试剂用于过氧化氢的测量仍然是科学工作者的研究重点之一。由于具有较高的灵敏度和容易实现在线分析等优点,电化学方法和化学发光法的应用比较广泛。此外,还有待发现新的、灵敏度高、选择性好的测定过氧化氢的方法。1.5过氧化氢测定方法优缺点分析测定方法优点缺点常规滴定法电化
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