嗜热脂肪酶-无机杂化纳米花的制备及其性能研究

摘要

为满足工业生物催化需求,寻求一种简单、快捷、有效的脂肪酶固定化方法来扩大其实际应用范围。采用声化学方法,在10 min内将脂肪酶固定于由磷酸铜沉淀所构成的无机杂化纳米花中,并进一步通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)等技术对制备的脂肪酶杂化纳米花进行表征。随后,研究了不同金属离子、金属盐离子类型、合成条件对脂肪酶杂化纳米花活性的影响。结果表明,Cu^(2+)可实现最佳固定化效果,且不同含铜无机盐类型对所形成的杂化纳米花活性存在影响。其中,使用CuSO_(4)合成纳米花可实现100%的包封率,而CuCl_(2)可使最终合成的纳米花相对酶活力达到145.7%。酶动力学研究结果表明,CuSO_(4)和CuCl_(2)纳米花的催化效率(k_(cat)/K_(m))分别是游离酶的106%和134%。此外,该固定化方法可有效提高固定化酶的储藏稳定性,在室温下储藏30 d其酶活力仍能保持在80%以上。在重复使用性研究中发现,固定化酶在连续使用5次后仍具有40%以上的催化活性。该研究结果有助于提高脂肪酶在工业生产中的适用性,并为其在生物柴油合成、洗涤剂及高温生产环境等多方面领域的应用奠定基础。