活性酶固載化是一個非常有吸引力的研究領(lǐng)域。固載酶可以克服游離酶穩(wěn)定性和重復(fù)使用性差、難以分離等不足。載體和酶固載方法對固載酶活力具有重要的影響作用。均勻的大孔結(jié)構(gòu)可為大分子提供較佳的傳質(zhì)過程。本研究論文以在工業(yè)上具有廣泛應(yīng)用的葡萄糖淀粉酶固載化為研究模型,旨在制備具有高孔隙率、高比表面積和高機(jī)械強(qiáng)度的均勻大孔材料,為開發(fā)具有高傳質(zhì)性能、高活力和高穩(wěn)定性的固載化糖苷酶提供新載體和新方法。具體研究內(nèi)容如下:(1)先以PS膠晶為模板,硅溶膠為前驅(qū)物,制備了具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)的巰基功能化二氧化硅雜化材料(3DOM SiO_2-SH)。然后,以丙烯酸為功能單體,甘油1,3-二甘油醇酸二丙烯酸酯作為交聯(lián)劑,在孔內(nèi)通過自由基引發(fā)聚合,成功地制備了羧基功能化二氧化硅@聚合物復(fù)合材料(3DOM SiO_2-COOH)。采用FTIR、Raman、SEM、Brunauer-Emmet-Teller測量、DSC和TGA等技術(shù)手段表征孔結(jié)構(gòu)和成分組成。結(jié)果表明,3DOM SiO_2-COOH具有有序相通的大孔結(jié)構(gòu),高孔隙率和高機(jī)械強(qiáng)度。蛋白吸附試驗表明,3DOM SiO_2-COOH對溶菌酶具有較好的吸附性能,吸附過程明顯受內(nèi)擴(kuò)散控制。粒徑在65~225μm范圍的顆粒最大吸附量(q_m)、吸附平衡常數(shù)(K_l)、吸附能(E)和擴(kuò)散系數(shù)(D_e)相近,表明顆粒粒徑小于225μm時,蛋白質(zhì)分子可完全到達(dá)材料內(nèi)部,吸附量不受粒徑的影響。然而,對于550μm的大顆粒,這些參數(shù)與小粒徑顆粒不同,原因在于蛋白質(zhì)分子無法到達(dá)大顆粒粒子深部作用位點。(2)以3DOM SiO_2-COOH材料為載體,經(jīng)N-(3-二甲基氨丙基)-N'-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺活化后,采用共價鍵合法得到固載化葡萄糖淀粉酶。熒光顯微觀察表明,葡萄糖淀粉酶能均勻地分布在材料內(nèi)部。實驗結(jié)果顯示,固載酶和游離酶的最佳反應(yīng)pH都為5,最佳反應(yīng)溫度為55℃,米氏常數(shù)分別為3.78 g·L~(-1)和3.97 g·L~(-1)。但固載酶具有更高的熱穩(wěn)定性、pH值穩(wěn)定性、儲藏穩(wěn)定性和重復(fù)使用穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明,3DOM SiO_2-COOH材料可作為一種新型的固載酶載體。(3)以丙烯酰胺為單體,N,N'-亞甲基二丙烯酰胺為交聯(lián)劑,N,N,N',N'-四甲基乙二胺為加速劑,過硫酸鉀為引發(fā)劑,冰晶為致孔劑,采用冷凍聚合和凝膠包埋法,制備得到聚丙烯酰胺凝膠固載化葡萄糖淀粉酶。該法制備的凝膠孔隙率高,孔徑大,吸水性能好,機(jī)械強(qiáng)度高。實驗結(jié)果顯示,固載酶重復(fù)使用22天后,酶活力仍保留初始活力的71%,具有較好的穩(wěn)定性。結(jié)果表明,冷凍聚合法與凝膠包埋法相結(jié)合,可作為一種新型的酶固載化方法。綜上所述,本論文制備了可應(yīng)用于蛋白質(zhì)吸附分離和酶固載化的羧基功能化3DOM材料,及采用冷凍聚合法和凝膠包埋法制備得到了具有高活性和重復(fù)使用性的聚丙烯酰胺凝膠固載化葡萄糖淀粉酶,研究結(jié)果具有較好的科學(xué)和實際應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：廣州中醫(yī)藥大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R943
【部分圖文】：

用羧基二咪唑活化；（AC）混合酸酐活化；（AD）亞硫酰氯活化；AF）用 N-羥基苯疊氮唑活化；（AG）用伍沃德試劑 K 活化；（A圖 1-2 帶有羧基載體的活化反應(yīng)示意圖Figure 1-2 Schematic diagram of activation of carboxyl group

iO2-SH 材料的 SEM 照片。SEM 觀察均勻而光滑。從 SEM 圖像測量的大地看到下一層的孔道。均勻的黑點（圖 2-5 PS 模板的電鏡圖Figure 2-5 SEM image of PS template

致密的聚合物層有效地提高了 3DOM SiO2-COOH 材料的機(jī)械強(qiáng)度 40 N 的外力。然而，3DOM SiO2-SH 材料很脆弱，易碎，在 5 N 的外力下圖 2-8 3DOM SiO2-COOH 材料在干和濕狀態(tài)下的圖Figure 2-8 Pictures of 3DOM SiO2-COOH in the dry and wet states
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2854812