新型反应性载体的设计与制备及其固定化猪胰脂肪酶的研究

摘要

论文较为系统地综述了酶的固定化方法、载体材料及其应用研究的国内外进展，设计和制备了两种新型反应性固定化酶载体材料并将其用于猪胰脂肪酶的固定化研究。借助表征分析和酶活力测定，研究了固定化酶载体材料的结构与性能、固定化酶的影响因素及其最佳条件、以及固定化酶的催化性能等方面内容。 论文的实验研究包括载体制备及表征和固定化酶两个方面。载体合成研究的主要内容如下： 1．在常温常压下用十六烷基三甲基溴化铵作为致孔剂设计合成了介孔分子筛MCM-41，详细研究了其各个合成过程的影响因素。并通过对介孔分子筛的功能化改性，得到三种带有反应性官能团的固定化酶的载体材料。此类载体不需要事先活化即可在温和条件下与酶蛋白分子结合而实现酶的固定化。 2．通过高分子分子设计和结构设计，采用传统的水热共沉淀法制备带有疏水性外壳的Fe<,3>O<,4>磁性颗粒，由甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，甲基丙烯酸(MAA)及交联剂二乙烯苯(DVB)进行悬浮共聚，合成了用于固定化酶的带有环氧基和羧基反应性基团的球状高分子磁性载体。研究了载体结构与性能之间的关系并对其合成的各个过程及其对相应性能的影响因素进行了详细的讨论，同时也对载体结构进行了全面地表征和研究。 论文有关固定化酶研究的主要内容如下： 1．将三种功能化后的MCM-41载体用于猪胰脂肪酶的固定化研究。详细研究了酶的最佳固定化条件：当所加酶量1.1ml/60mg时，载体HMS-C，HMS-A和HMS-G的最大活力回收达到最大值分别是74.59﹪，57.30﹪和44.04﹪。游离酶发挥最佳催化活性时的pH为7.0，而固定化酶发挥最佳催化活性时的pH是7.5。经过10次的使用后介孔分子筛功能载体固定化酶的保留活力为其初始活力的35﹪以上，其中HMS-G保留活力为其初始活力的46﹪。 2．将合成的球状高分子磁性载体用于固定化猪胰脂肪酶的研究。详细研究了猪胰脂肪酶固定化的最佳条件和固定化猪胰脂肪酶的催化性能，结果表明载体的结构和性能决定固定化酶的活性和稳定性。合成的带有环氧基和羧基的球状磁性高分子载体用于固定化酶时，载体不需要事先活化，且由于载体的磁性，使反应完成后容易分离，因而是一种比较理想的固定化酶的载体。 3．以用磁性载体固定化的猪胰脂肪酶为催化剂，在正庚烷溶剂中，研究了合成乙酸正己酯的条件。结果表明，自制的固定化脂肪酶对乙酸正己酯的合成起到很好的催化作用，反应条件温和，操作简单，合成转化率高。合成反应完成后，经过简单磁性分离，即可使产物与酶制剂得到分离。因为产物为有机溶剂的混合物，它们彼此沸点不同，因此，通过蒸馏即可实现目标产物与其他溶剂的分离。由此可见，本方法具有潜在的工业应用价值。 利用反应性介孔分子筛载体和新型磁性微球共聚物载体在较温和条件下实现酶的共价偶联固定化，且酶的固定化过程研究和固定化酶的酶促反应研究并重。高分子分子设计及其制备方法，构成本论文载体研究的创新性结果。特别是将固定化脂肪酶用于合成乙酸正己酯的研究，赋予本学位论文固定化酶研究以新颖性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述及论文选题指导思想

1.1固定化酶研究概述

1.1.1固定化酶原理及方法

1.1.2固定化酶技术国内外研究进展

1.2固定化酶载体材料及其研究进展

1.2.1无机载体材料

1.2.2高分子载体材料

1.2.3新型载体材料

1.3固定化酶技术的应用

1.4本学位论文的选题指导思想与研究意义

参考文献

第二章功能性介孔氧化硅载体的合成及其固定化酶研究

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1原料、试剂及测试仪器

2.2.2功能性氧化硅载体的合成

2.3结果与讨论

2.3.1合成条件的选择

2.3.2介孔分子筛MCM-41载体的XRD表征分析

2.3.3介孔分子筛MCM-41载体的比表面、孔径表征分析

2.3.4介孔分子筛MCM-41载体的微观形貌表征分析

2.3.5介孔分子筛MCM-41载体改性后的元素分析

2.3.6功能化后介孔分子筛MCM-41载体的FT-IR表征分析

2.4介孔氧化硅载体固定化酶的制备

2.4.1固定化酶的制备

2.4.2酶活性测定

2.4.3给酶量与固定化酶活力回收的关系

2.4.4 pH对游离和固定化酶催化活性的影响

2.4.5固定化酶的重复使用性能

2.5小结

参考文献

第三章磁性Fe3O4/Poly(GMA-DVB-MAA)微球的合成、表征及其固定化酶的研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1原料、试剂及测试仪器

3.2.2试剂的处理

3.2.3 Fe3O4磁性胶体的制备

3.2.4 Fe3O4/Poly(GMA-DVB-MAA)磁性微球的制备

3.3结果与讨论

3.3.1聚合反应条件的选择

3.3.2磁性微球的表征分析

3.4磁性载体固定化酶的制备

3.4.1固定化酶的制备及酶蛋白量测定原理

3.4.2固定化酶活性测定

3.4.3固定化酶最适条件的选择

3.4.4.磁性Fe3O4/Poly(GMA-DVB-MAA)载体固定化猪胰脂肪酶的性质

3.5小结

参考文献

第四章固定化脂肪酶催化乙酸正己酯的合成研究

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1原料、试剂及测试仪器

4.2.2实验方法

4.3结果与讨论

4.3.1固定化脂肪酶用量对酯合成的影响

4.3.2醇酸摩尔比对酯合成的影响

4.3.3吸水剂用量对酯合成的影响

4.3.4底物浓度对酯合成的影响

4.3.5反应温度对酯合成的影响

4.3.6反应时间对酯合成的影响

4.4小结

参考文献

主要结论

硕士期间发表论文情况

致谢