[发明专利]一种制备水稻秸秆碳量子点纳米酶的方法及其过氧化物酶活性的应用

说明书

一种制备水稻秸秆碳量子点纳米酶的方法及其过氧化物酶活性的应用，它涉及一种水稻秸秆制备碳量子点纳米酶的方法以及利用其过氧化物酶活性在生物分析中的应用。本发明的目的是要解决目前具有过氧化物酶活性的碳量子点纳米酶合成成本高以及水稻秸秆资源浪费较为严重的问题。制备方法：以水稻秸秆为原料，无水氯化镁为修饰剂，通过水热合成法制备水稻秸秆碳量子点纳米酶。应用方法：将制备的水稻秸秆碳量子点纳米酶加入到经黄嘌呤氧化酶孵育后的黄嘌呤溶液中，以3`3`5`5`‑四甲基联苯胺作为显色底物，进行吸光度检测。本发明制备的秸秆碳量子点纳米酶的过氧化物酶活性好、成本低、易分离提纯，以其过氧化物酶活性为基础建立的检测体系灵敏度高、选择性好。

技术领域

本发明属于生物质碳纳米材料、生物分析技术领域，涉及一种水稻秸秆碳量子点纳米酶 材料的制备及其过氧化物酶活性的应用。

背景技术

秸秆是水稻等农作物收获籽实后的剩余部分，是一种可再生利用的生物质资源。目前， 焚烧为处理秸秆的主要方式之一，这不仅给环境带来了极大破坏，而且浪费了许多生物质资 源。因此采用简便、低成本、绿色环保的方式对秸秆回收再利用值得深入研究。

天然过氧化物酶是以过氧化氢为电子受体，催化底物氧化的酶。传统的天然过氧化物酶 已被用于血糖试纸、临床医学和免疫学等领域。然而，天然过氧化物酶虽然具有较强的催化 效率，但是其活性易受温度和储存条件的影响，这限制了天然过氧化物酶的应用范围。此外， 由于天然过氧化物酶在生物体中含量较少，其分离、纯化等过程不仅困难而且成本较高。因 此开发具有较强过氧化物酶活性并且易合成分离、成本低的纳米材料成为了研究的热门。

纳米酶，是一种具有类酶催化活性的纳米材料。相比于天然酶，纳米酶具有高稳定性、 易于储存、低成本的特点逐渐被应用于生物分析领域。碳量子点纳米酶是碳基纳米酶的分支， 由于其具有卓越的水分散性、易于合成和表面修饰的优点被广泛应用于纳米酶的领域。利用 生物质废弃物为原料制备生物质碳量子点纳米酶，相比于传统的固体碳材料和有机小分子碳 源，具有经济、绿色环保的优点。并且生物质中具有丰富的羧基、羰基等官能团，为碳量子 点纳米酶的表面修饰提供了可能。

发明专利CN 112827482 A公开了一种使用丙氨酸作为碳源，制备碳量子点过氧化物模拟 酶的方法，但是该方法所用的丙氨酸成本较高。发明专利CN 109679651 A公开了一种使用柠 檬酸和硝酸铁作为原料，制备具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳点的方法，但是该方法所 用的柠檬酸作为碳源，成本较高；制备中使用的硝酸铁在柠檬酸的环境中具有较强氧化性， 存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是要解决目前具有过氧化物酶活性的碳量子点纳米酶合成成本高和水稻秸 秆资源浪费较为严重的问题。据此提供了一种制备水稻秸秆碳量子点纳米酶的方法及其过氧 化物酶活性的应用。本专利以水稻秸秆为碳源，无水氯化镁为修饰剂，通过水热合成法制备 出具有过氧化物酶活性的水稻秸秆碳量子点纳米酶，实现了水稻秸秆的高价值转化、生物质 废弃物回收利用。

一种水稻秸秆碳量子点纳米酶的制备方法，具体是按照以下步骤完成：

一、水稻秸秆的预处理过程：将水稻秸秆用超纯水和无水乙醇分别洗涤一次后转移到烘 箱中干燥，待水稻秸秆完全干燥后使用高速粉碎机将干燥后的水稻秸秆制成粉末；步骤中所 述超纯水和无水乙醇的体积为刚好没过水稻秸秆；

二、水稻秸秆碳量子点纳米酶的制备过程：将水稻秸秆、无水氯化镁、超纯水混合后转 移到内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压反应釜中，反应时间设置为350min～370min，温度设定 为170℃～190℃；反应结束后冷却至室温；步骤中所述水稻秸秆粉末与无水氯化镁质量比为 1mg：(0.5mg～1.5mg)；步骤中所述水稻秸秆粉末质量与超纯水体积比为1mg：(0.1mL～ 0.2mL)；