本文關(guān)鍵詞：聚乳酸膜改性及固定化脂肪酶的研究

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【摘要】：為了改善聚乳酸(PLA)材料的結(jié)構(gòu)與性能、擴(kuò)大PLA的應(yīng)用領(lǐng)域,本文以PLA為材料,分別通過聚己內(nèi)酯(PCL)和聚乙二醇(PEG)改性制得復(fù)合膜,研究了不同改性劑和添加量對PLA膜結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響。通過PEG增塑改性制備的PLA/PEG膜由于其獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)和較好的生物相容性,可以作為脂肪酶固定化載體材料。主要研究結(jié)果如下：采用PLA和PCL以8/2、6/4、5/5、4/6、2/8的添加比(w/w)共混改性,用澆鑄法制膜后分別測定改性膜的表面疏水性、機(jī)械性能、表面表征、熱力學(xué)性能。結(jié)果表明PLA/PCL共混膜均為疏水表面,由于共混膜中PCL含量增多,PLA/PCL膜的抗拉強(qiáng)度和彈性模量降低,但是斷裂伸長率只從2.7%增加到3.6%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于純聚己內(nèi)酯(62.5%),說明二者混合后復(fù)合膜的力學(xué)強(qiáng)度降低但沒有起到很好的增韌作用。采用PLA和PEG(分子量400、1000、4000、6000)以9/1、8/2、7/3、6/4的添加比(w/w)對PLA增塑改性。研究說明,PEG添加會提高PLA膜的力學(xué)性能和親水性。PLA/PEG復(fù)合膜抗拉強(qiáng)度和彈模量隨著PEG添加量的增加而降低,斷裂拉長率卻增大,柔韌性獲得改進(jìn)；PLA/PEG復(fù)合材料的熔點(diǎn)下降,常溫塑性增強(qiáng)。此外,添加PEG也可以達(dá)到制備PLA微孔膜的目的,且PEG分子量愈小,PLA/PEG膜孔隙率愈大。當(dāng)聚乳酸與聚乙二醇添加比為8：2(W/W), PEG分子量為400時,最適合作為載體材料用于脂肪酶的固定化。選用PEG分子量為400、PEG/PLA添加比為8：2(W/W)制備的PLA/PEG微孔膜經(jīng)活化后用于脂肪酶(Candida rugosa TypeⅦ)的共價固定化。通過正交試驗確定脂肪酶在PEG/PLA膜上的最佳固定化條件,在該條件下能夠得到酶負(fù)載量為7.41±0.24 mg/g,活性為25.11±0.95U/g膜的脂肪酶膜。評價自由脂肪酶和脂肪酶固定化酶膜穩(wěn)定性可知,脂肪酶經(jīng)化學(xué)固定化以后,固定化脂肪酶的pH值、熱及貯存穩(wěn)定性都增強(qiáng)。因此,PLA/PEG微孔膜是一種很有前景脂肪酶固定化的固體支持材料。
【關(guān)鍵詞】：聚乳酸 改性 聚己內(nèi)酯 聚乙二醇 脂肪酶 酶固定化
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.2;Q814.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 前言10-20
• 1.1 聚乳酸簡介10-13
• 1.1.1 聚乳酸研究現(xiàn)狀11-12
• 1.1.2 聚乳酸多孔膜的制備方法12-13
• 1.2 酶的固定化技術(shù)13-18
• 1.2.1 脂肪酶簡介13-15
• 1.2.2 脂肪酶的固定化方法15-17
• 1.2.3 不同化學(xué)組成的載體材料17
• 1.2.4 不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的載體材料17-18
• 1.3 研究目的、意義和內(nèi)容18-20
• 1.3.1 研究目的和意義18
• 1.3.2 研究內(nèi)容18-20
• 2 材料與方法20-31
• 2.1 實(shí)驗材料與試劑20
• 2.2 實(shí)驗儀器20-21
• 2.3 聚乳酸溶解條件的單因素試驗21-22
• 2.4 聚乳酸及改性膜的制備22-23
• 2.4.1 膜制備工藝流程圖22
• 2.4.2 聚乳酸膜的制備22
• 2.4.3 聚乳酸/己內(nèi)酯共混膜的制備22
• 2.4.4 聚乳酸/聚乙二醇共混膜的制備22-23
• 2.5 脂肪酶的化學(xué)固定化23
• 2.5.1 間隔臂的引入23
• 2.5.2 戊二醛活化23
• 2.5.3 酶的固定化23
• 2.6 PLA及PLA復(fù)合材料的性質(zhì)分析23-24
• 2.6.1 膜表面疏水性的測定23-24
• 2.6.2 膜機(jī)械性能的測定24
• 2.6.3 掃描電子顯微鏡(SEM)觀察24
• 2.6.4 熱特性(DSC)分析24
• 2.6.5 熱失重(TGA)分析24
• 2.6.6 ATWFT-RI紅外分析測定24
• 2.7 脂肪酶膜的性能分析24-31
• 2.7.1 紅外分析(ATR/FT-RI)24
• 2.7.2 脂肪酶負(fù)載量的測定24-26
• 2.7.3 脂肪酶活性的測定26-27
• 2.7.4 單因素實(shí)驗優(yōu)化脂肪酶固定化條件27-28
• 2.7.5 正交試驗進(jìn)一步優(yōu)化脂肪酶固定化條件28-29
• 2.7.6 最佳提取條件驗證實(shí)驗29
• 2.7.7 脂肪酶的催化性能的測定29-30
• 2.7.8 固定化脂肪酶膜穩(wěn)定性評價30-31
• 3 結(jié)果與討論31-61
• 3.1 聚乳酸(PLA)溶解條件的研究31-32
• 3.2 聚乳酸/己內(nèi)酯復(fù)合材料的研究32-39
• 3.2.1 聚己內(nèi)酯含量對PLA/PCL膜表面疏水性的影響32-34
• 3.2.2 聚己內(nèi)酯添加量對聚乳酸膜機(jī)械性質(zhì)的影響34-35
• 3.2.3 描電子顯微鏡(SEM)觀測圖35-36
• 3.2.4 聚乳酸/己內(nèi)酯共混材料的熱特性(DSC)分析36-37
• 3.2.5 聚乳酸/己內(nèi)酯的熱失重(TGA)分析37-38
• 3.2.6 聚乳酸/己內(nèi)酯的紅外(ATR/FT-RI)分析38-39
• 3.3 聚乳酸/乙二醇復(fù)合材料的研究39-45
• 3.3.1 聚乙二醇分子量和添加量對聚乳酸/乙二醇膜表面疏水性的影響39
• 3.3.2 聚乙二醇分子量和添加量對聚乳酸/乙二醇膜機(jī)械性質(zhì)的影響39-41
• 3.3.3 SEM的掃描觀測圖并分析41-43
• 3.3.4 聚乳酸/乙二醇膜的熱特性(DSC)分析43
• 3.3.5 聚乳酸/聚二醇的熱失重(TGA)分析43-44
• 3.3.6 聚乳酸/乙二醇復(fù)合膜的ATR/FT-RI分析44-45
• 3.4 兩種改性方法的比較45-48
• 3.4.1 不同共混材料對膜表面疏水性的影響45
• 3.4.2 不同共混材料對膜機(jī)械性質(zhì)的影響45-46
• 3.4.3 共混膜的表面SEM觀測46-47
• 3.4.4 小結(jié)47-48
• 3.5 脂肪酶在PLA/PEG復(fù)合膜上的固定化研究48-50
• 3.5.1 PLA/PEG膜固定化前后SEM觀察49-50
• 3.5.2 傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)測定分析50
• 3.6 脂肪酶固定化條件的研究50-56
• 3.6.1 脂肪酶載酶量的測定50-51
• 3.6.2 固定化條件對脂肪酶載酶量的影響51-54
• 3.6.3 脂肪酶固定化條件正交試驗結(jié)果分析54-56
• 3.6.4 正交試驗最佳提取條件驗證實(shí)驗56
• 3.7 催化反應(yīng)最適pH和溫度的研究56-57
• 3.8 固定化酶膜穩(wěn)定性評價57-61
• 3.8.1 熱穩(wěn)定性58
• 3.8.2 重復(fù)使用穩(wěn)定性58-59
• 3.8.3 儲存穩(wěn)定性59
• 3.8.4 小結(jié)59-61
• 4 結(jié)論61-62
• 5 展望62-63
• 6 參考文獻(xiàn)63-69
• 7 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況69-70
• 8 致謝70

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本文編號：821060