【摘要】：復(fù)合材料作為酶固定化的載體是固定化酶技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一,復(fù)合材料可將兩種或兩種以上材料的功能復(fù)合、互補(bǔ)和優(yōu)化。選擇和制備合適的復(fù)合材料,并對(duì)其適當(dāng)改性,可提高固定化酶的酶載量、穩(wěn)定性與重復(fù)使用能力。相比其他材料,納米材料具有較大的比表面積和較多的孔洞。將其作為酶固定化的載體材料,能夠提高酶的固載量與穩(wěn)定性,增大酶與載體之間的結(jié)合力,有利于提高固定化酶的催化效率,并使固定化酶易于從反應(yīng)體系中回收,以便重復(fù)使用。本課題選用三種載體固定南極假絲酵母脂肪酶B,研究固定化酶性能,具體研究結(jié)果如下:(1)基于靜電紡絲技術(shù)制備丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚納米纖維(PMA-co-PAA),利用殼聚糖(CTS)對(duì)納米纖維進(jìn)行親水性改性,以此為載體固定南極假絲酵母脂肪酶B(CALB)。結(jié)果表明,PMA-co-PAA表面上的CTS為脂肪酶提供了固定位點(diǎn)并改善了生物環(huán)境,脂肪酶的固載量最高可達(dá)152mg/g,在相同的環(huán)境中(pH在4～10或溫度在20～60℃),固定化酶表現(xiàn)出優(yōu)于游離酶的穩(wěn)定性。隨后研究了脂肪酶催化合成苯并吡喃衍生物,優(yōu)化了反應(yīng)條件,探究了固定化酶的重復(fù)催化效率,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在Knoevenagel縮合反應(yīng)中,反應(yīng)媒介與反應(yīng)時(shí)間是影響產(chǎn)率的重要因素,當(dāng)選用CH30H/H20(4/1)的混合溶液作為反應(yīng)媒介,反應(yīng)進(jìn)行18h時(shí),此時(shí)體系獲得了最高的產(chǎn)率,達(dá)到73%。使用固定化酶催化反應(yīng),當(dāng)固定化酶重復(fù)使用第5次時(shí),催化效率保持在初次的45%。(2)基于靜電紡絲技術(shù)制備甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚納米纖維(PMMA-co-PAA),利用殼聚糖(CTS)對(duì)其改性,并在CTS上生長聚甲基丙烯酸鈉聚合物刷。以該納米纖維作為載體固定脂肪酶,研究改性納米纖維對(duì)脂肪酶的固載量以及穩(wěn)定性的影響。試驗(yàn)表明:納米纖維經(jīng)CTS改性后其親水性和纖維直徑得到提高,當(dāng)甲基丙烯酸鈉濃度為O.1mol/L時(shí),酶載達(dá)到165mg/g。此外,相比于游離酶,固定化脂肪酶有較高的溫度和pH值穩(wěn)定性。pH在5～9或溫度在20～60℃時(shí),固定化酶在最低點(diǎn)的相對(duì)活性相比游離酶提升325%和400%;60℃下儲(chǔ)存10h后,固定化酶的相對(duì)活性相比游離酶提升17%。(3)以廉價(jià)的三聚氰胺泡沫作為原始材料,將其碳化后獲得三維骨架碳纖維,以三維骨架碳纖維為基體材料,與CTS復(fù)合后改善其生物相容性,將其作為載體固定脂肪酶。研究表明:經(jīng)CTS修飾后的碳纖維材料其結(jié)晶度有了提高,以戊二醛法固定脂肪酶,當(dāng)CTS的濃度為2.5%時(shí)固定化酶獲得最高酶活性與酶載量,酶載最高可達(dá)184.5mg/g;戊二醛的濃度對(duì)固定化酶酶載量的影響是積極的,但是當(dāng)戊二醛濃度過高時(shí),會(huì)造成酶活的下降,降低了固定化酶的催化效率。脂肪酶經(jīng)固定化之后,其穩(wěn)定性有了一定的提高,固定化酶在重復(fù)使用8次之后,其催化效率降至初次的58%。綜上,對(duì)比三種載體發(fā)現(xiàn),在納米纖維上生長聚合物刷可有效提升酶載量與穩(wěn)定性。納米纖維制備工藝簡單,但其機(jī)械性能不如三維骨架碳纖維,因此限制了納米纖維在劇烈反應(yīng)中的應(yīng)用。而且三維骨架碳纖維有較多的孔洞結(jié)構(gòu),其質(zhì)量更輕,單位質(zhì)量的載體,三維骨架碳纖維可固定更多的脂肪酶,因此其酶載量略高于納米纖維。
【學(xué)位授予單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;Q814.2
【圖文】：

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本文編號(hào)：2739837