开题报告范文

1、山 东 科 技 大 学本科毕业设计（论文）开题报告题 目 有机蒙脱石对谷胱甘肽的 吸脱附性能研究学院名称 化学与环境工程学院 专业班级 生物工程10-1班 学生姓名 学 号 指导教师 填表时间： 2014年 4月 9日填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存

2、档。设计（论文）题目有机蒙脱石对谷胱甘肽的吸脱附性研究设计（论文）类型（划“”）工程实际科研项目实验室建设理论研究其它一、 本课题的研究目的和意义谷胱甘肽广泛存在于自然界的各种动植物中，动物肝脏、酵母和小麦胚芽中都含有丰富的谷胱甘肽，其含量高达 100-1000 mg/100 g。一般而言，植物组织中的谷胱甘肽含量较低，而人和动物的心脏、肝脏、肾、血液和眼睛晶状体中则谷胱甘肽的含量较高，正常人体内全血中谷胱甘肽的正常浓度约为 37.1 mg/dl。谷胱甘肽是细胞内存在最丰富的小分子硫醇类化合物。还原型谷胱甘肽是细胞内非蛋白硫氢集团的主要组成部分，在活组织中具有多种重要的生理功能。蒙脱石（MMT

3、）为21 型层状粘土矿物，具有良好的膨胀容、较高的阳离子交换容量（CEC），而且因其天然无毒，使用方便而备受关注。蒙脱石吸附蛋白质的研究从以前单纯的食品净化、蛋白质分离、固定化酶逐渐延伸到生物传感器、药物缓释材料、固液界面的吸附特性等很多前沿研究领域。通过研究蒙脱石及改性蒙脱石对多肽类物质的吸脱附性能可以更好地使蒙脱石应用于蛋白质多肽类物质的筛分等方面。本实验通过对蒙脱石进行改性，筛选出最稳定的改性方法，然后对比蒙脱石及改性蒙脱石对谷胱甘肽的吸附性并选出吸附性能最好的一种。用离子交换法对蒙脱石-谷胱甘肽复合物进行洗脱，洗脱剂选用不同离子强度的缓冲溶液，得出哪个离子强度范围内的解吸率最大，由此可

4、以更好地筛分出谷胱甘肽。此法可以应用于蛋白质多肽混合物中谷胱甘肽的分离，能够简便地通过控制离子强度来分离出较多的谷胱甘肽。二、 本课题的主要研究内容（提纲）（1）四氧嘧啶法测得谷胱甘肽浓度与吸光值的线性关系；（2）利用正交试验确定出蒙脱石的最佳改性条件；（3）测定蒙脱石及有机蒙脱石对不同浓度的谷胱甘肽的吸附作用；（4）测定有机蒙脱石在不同pH值下对谷胱甘肽的吸脱附作用；（5）比较有机蒙脱石与DEAE树脂对谷胱甘肽的吸脱附性能。三、 文献综述（国内外研究情况及其发展）谷胱甘肽（GSH）全称为-L-谷氨酸-L-半胱氨酰甘氨酸1，是由L-谷氨酸，L-半胱氨酸和甘氨酸缩合而成的含巯基的生物活性三肽化合

5、物，是生物体内重要的非蛋白巯基化合物之一。其分子式为C10H17O6SN3 。谷胱甘肽普遍存在于动植物细胞和微生物中，尤其在酵母、小麦胚芽以及人和动物肝脏、肾、红细胞和眼睛晶状体中含量较为丰富。它主要以还原态（GSH）和氧化态（GSSH）两种形态存在，其中在机体中大量存在并起主要作用的是还原型谷胱甘肽。谷胱甘肽主要的生理功能是保护生物体内蛋白质的巯基，维护蛋白质的正常生理活性，是一种重要的抗氧化剂2。其抗氧化机理是谷胱甘肽可作为谷胱甘肽过氧化氢酶的供氢体3，并在在该酶的催化下将过氧化氢转化为水，将有机过氢物ROOH还原为ROH，以此消除生物体内的氧自由基及其衍生物，从而能够保护细胞免受氧化剂、

6、自由基和辐射的损害。并且，谷胱甘肽能提供还原态巯基，从而可以维持含巯基酶和含巯蛋白的稳定。同时，谷胱甘肽又是乙二醛酶、顺丁烯二酸单酰乙酰乙酸异构酶、前列腺素过氧化物酶等多种活性酶的辅酶和辅基，参与生物体内甲状腺素的生物合成、胰岛素的降解以及氨基酸的转运等生理过程，具有维持硫化代谢酶的活性、促进细胞正常生长以及强化细胞免疫等多种生理功能4。不仅如此，谷胱甘肽还与维生素C、NADH脱氢酶以及NADpH脱氢酶一起组成高铁血红蛋白还原系统，参与体内高铁血红蛋白的还原，促进机体对铁的吸收，并且还能维持维生素C和维生素E的还原状态。目前，国内生产谷胱甘肽的工艺还不够成熟，其发展瓶颈主要在于发酵水平低下，后

7、续提纯工艺收率低，产品纯度低、质量差、成本高。解决上述问题对实现我国GSH大规模产业化，改变GSH原料依赖进口的尴尬局面和推动我国医学工业、保健行业和食品工业的发展有着十分重要的意义，具有良好的经济效益和社会效益。蒙脱石可通过离子交换作用吸附谷胱甘肽，从而达到在水溶液中除去谷胱甘肽的目的。吸附之后还可通过控制合适的洗脱液的pH值和离子浓度来对谷胱甘肽进行解吸。人们常常根据不同的需要对蒙脱石进行改性或活化处理,使其物化性质或表面性质发生改变,从而提高蒙脱石的利用价值,拓宽其应用范围改性方法总体分为无机阳离子改性、有机物改性和有机无机混合式改性3种,有机改性剂以表面活性剂、高分子聚合物和絮凝剂为主

8、,尤其是表面活性剂。国内外各科研院所研究人员在有机膨润土的制备工艺、结构、性能表征及应用方面做了大量研究工作，并取得了一些成果。Smith5最早利用有机铵离子与蒙脱石反应,在水介质中合成了有机改性蒙脱石,此后,各国学者在这方面展开研究,设计合成了一系列不同类型的有机蒙脱石。如Smith等6合成了含有两种碳链的双阳离子有机蒙脱石；朱利中7等合成了蒙脱石阴阳离子表面活性剂有机蒙脱石和阳一非离子表面活性剂有机蒙脱石；McLauchlin和Thomas8用两性表面活性剂椰油酞胺丙基甜菜碱合成有机蒙脱石；而Churchma9则采用阳离子聚电解质对蒙脱石进行了有机化改性。对蒙脱石进行有机改性,其实质就是有

9、机物在蒙脱石中的插层与吸附过程。当采用烷基季按盐阳离子表面活性剂进行改性时,烷基按阳离子进入蒙脱石层间后,由于空间效应层间的水分子被挤出,而烷基按阳离子所带的烷基基团则在蒙脱石层间形成有机相，使蒙脱石由亲水性转变为亲油性,从而把天然蒙脱石在水介质中所呈现的性质转嫁到有机介质中。影响蒙脱石/烷基铵复合物质量的因素较多,包括蒙脱石矿物的结构、有机物种类的选择和制备工艺等。制备时总的原则是要保证蒙脱石矿物具有较高的纯度并充分的钠化改型，同时蒙脱石矿物要具有高的水化性能、阳离子交换容量以及反应活性10；有机物的选择要考虑其与蒙脱石层间可交换性阳离子有较大的吸附交换能力以及在有机溶剂中有能充分溶胀的大分

10、子结构。主要控制的工艺参数有浆体浓度、反应温度、反应时间、活化剂的种类和用量及洗涤方式和干燥温度等，浓度高、时间和温度及搅拌速度适中有利于交换。蒙脱石/烷基铵复合物常见的制备条件11-14为:在pH值7-8,60-80水浴下搅拌2h,在80-110下烘干活化。若超过130,有机改性剂会发生分解。在应用研究方面，金辉等15成功地将有机膨润土应用到废水处理中，研究表明：有机膨润土具有良好的破乳除油效果，用有机膨润土处理乳化油废水，对于浓度约200 mg/L 的乳化油模拟废水，投加0.50 g/L 有机膨润土,去除率可达95%以上；对于浓度约1 500 mg/L 的乳化油实际废水，投加0.50-1.

11、0 g/L 有机膨润土,去除率可达90%以上。朱利中等16-19利用季铵盐类表面活性剂制备的有机膨润土处理含苯系物、酚类、硝基苯类、苯胺类、多环芳烃等非离子型有机物的模拟废水，发现有机膨润土对有机物的吸附量随改性时表面活性剂加入量、所用表面活性剂（季铵盐）碳链的增长而增大；但当表面活性剂加入量超过膨润土的CEC 时，吸附量一般将不再增加；吸附作用主要取决于有机阳离子大小和膨润土的CEC。付勇等20用有机膨润土对含铬废水进行了吸附和解吸实验研究，研究表明，有机膨润土能够有效地吸附水中的6价铬离子, 膨润土原土对3价铬离子有较好的吸附能力，有机膨润土特别是用十六烷基三甲基溴化氨处理的膨润土对6价铬

12、离子的吸附效果明显提高。李国平等21以牛血清白蛋白和钙基蒙脱石为原料, 研究了牛血清蛋白在蒙脱石表面上等温吸附、不同pH值下的吸附和解吸、不同偶联剂处理的吸附和解吸, 并对吸附后上清液和解吸液进行紫外光谱分析。结果表明低pH值和偶联剂KH570的使用有利于蛋白质在蒙脱石片层上的吸附, 偶联剂存在则更有利于蛋白质的解吸。解吸液中的牛血清蛋白的共轭效应减弱, 上清液中的蛋白质的共轭效应更强。但偶联剂处理后蛋白质结构变化较小。此项研究为药物负载等方面研究奠定基础。陈宝梁等22研究了阴阳离子有机膨润土吸附水中对硝基苯酚的性能及影响因素，表明阴、阳离子表面活性剂在有机膨润土中形成了增溶作用较强的有机相，

13、在一定配比下对水中有机污染物产生协同去除效应；在高浓度时，协同作用系数R1 时，协同效应主要由分配作用所提供，在低浓度时，0R1，协同效应主要由表面吸附所提供。虽然国内外研究人员对蒙脱石的应用有了一定了解，并将蒙脱石的应用拓展到很多方面，但是其在蛋白质多肽类物质的分离上的应用仍没有得到完全开发。本课题旨在优化蒙脱石改性条件的基础上，将蒙脱石应用于谷胱甘肽吸附，并用离子交换法对其进行洗脱，逐步加大离子强度，判断哪个离子强度范围内谷胱甘肽的洗脱量最大。从而将其运用于谷胱甘肽的分离上。四、 拟解决的关键问题（1）绘制谷胱甘肽浓度与吸光值的标准曲线；（2）确定蒙脱石的最佳改性条件；（3）设置不同浓度梯

14、度的谷胱甘肽溶液，探究蒙脱石及有机蒙脱石对谷胱甘肽的吸附性能；（4）有机蒙脱石对谷胱甘肽的吸脱附条件分析。（5）比较有机蒙脱石与DEAE树脂对谷胱甘肽的吸脱附性能。五、 研究思路和方法（1）采用四氧嘧啶法在305nm处测定谷胱甘肽的标准曲线；（2）设置L27L8(27）7因素2水平，8次试验正交实验优化蒙脱石改性的条件，包括CTAB的加入量，溶液的pH值，振荡时间，振荡温度；（3）将有机蒙脱石与谷胱甘肽的混合液进行振荡，离心，然后测定上清液的吸光值探究相同质量的蒙脱石及有机蒙脱石对不同浓度谷胱甘肽的吸附量；（4）设置不同的pH值，将有机蒙脱石与谷胱甘肽的混合液进行振荡，离心，然后测定上清液的吸光值确定有机蒙脱石吸附谷胱甘肽的最佳pH值及解吸的最佳pH值。（5）通过有机蒙脱石与DEAE树脂吸脱附谷胱甘肽后的上清液的紫外吸收光谱图来对比两者对谷胱甘肽的吸脱附性能。六、 本课题的进度安排。1 3 周 检索文献资料，实验方案的论证；4 4 周 确定初步实验方案，购买药品，准备实验仪器；5 5 周