棉纖維化學(xué)修飾可逆固定化酶載體的制備及其對β-半乳糖苷酶的固定化.pdf

1、分類號：學(xué)校代碼：10069密級：（秘密、機密、絕密）研究生學(xué)號：Y20110187棉纖維化學(xué)修飾可逆固定化酶載體的制備棉纖維化學(xué)修飾可逆固定化酶載體的制備及其對及其對β半乳糖苷酶的固定化半乳糖苷酶的固定化CottonFiberCarrierModifiedChemicallyfReversibleEnzymeImmobilizationTheImmobilizationofβgalactosidase研究生姓名：焦瑞杰專業(yè)名稱：發(fā)酵工

2、程指導(dǎo)教師姓名：劉建福教授論文提交日期：2014年5月學(xué)位授予單位：天津商業(yè)大學(xué)摘要酶催化反應(yīng)具有高效性、底物專一性、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點，具有節(jié)能的優(yōu)勢，因而酶催化在食品工業(yè)、生物化工工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。同游離酶相比，固定化酶具有易于分離、反復(fù)利用，酶污染小等特點，實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)和成本的降低，近年來已在生物、食品、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。固定化酶的催化效率與固定化效率緊密相關(guān)，而影響固定化效率的兩個重要因素是固定化載體及固定化方法

3、的選擇。本文對棉纖維進行化學(xué)修飾、共價接枝聚乙烯亞胺，制備了聚陽離子離子吸附型固定化酶載體，研究了該固定化載體對乳糖酶的固定化效率，探討了該固定化酶連續(xù)催化水解乳糖。開發(fā)了表面接枝聚乙烯亞胺（PEI）的離子吸附型固定化酶載體。載體的主要成分是纖維素，在高碘酸鈉作用下，纖維素表面的羥基被氧化為醛基，然后基于聚乙烯亞氨分子的氨基基團與氧化棉纖維醛基間的共價反應(yīng)，獲得表面共價結(jié)合聚乙烯亞胺的棉纖維，其可用作酶固定化的載體。在一定pH條件下，聚

4、乙烯亞胺分子帶正電荷，表現(xiàn)為對帶負電荷的酶分子具有強烈的吸附性，從而實現(xiàn)對酶的固定化。本試驗開發(fā)的表面接枝聚乙烯亞胺的氧化棉纖維載體是一種新型的固定化酶載體材料。與離子吸附載體相比，在酶固定化過程中，固定化酶的裝載量大，吸附對酶的空間結(jié)構(gòu)影響小。因此，該固定化酶的催化效率高。通過高碘酸鈉氧化得到的氧化棉纖維，以醛基含量為指標(biāo)，研究了氧化反應(yīng)中氧化溫度、氧化時間及氧化劑濃度對氧化程度的影響。結(jié)果顯示當(dāng)氧化溫度為30℃，氧化時間為10h，氧

5、化劑濃度為0.2molL時得到最佳的氧化效果，所對應(yīng)的醛基含量為49.43%。聚乙烯亞胺作用氧化棉纖維載體制備PEI氧化棉纖維載體，研究聚乙烯亞胺溶液濃度、pH及接枝時間對載體表面氨基含量的影響。最終優(yōu)化并確定的接枝條件為：聚乙烯亞胺濃度為6mgml，pH6.5，時間為2h。在該條件下得到的載體表面氨基含量為1.35mmolg。利用接枝聚乙烯亞胺的氧化棉纖維可逆固定化乳糖酶，研究了固定化過程中載體與酶比例、固定化時間及固定化pH對乳糖酶

6、固定效果的影響。結(jié)果表明在載體與酶比例為0.3gml，固定化時間6h，反應(yīng)介質(zhì)pH=7.5的條件下，固定化效率最高為62.13%。載體重復(fù)使用6個批次后，相對固定化酶活力仍保持在75%以上。離子強度會影響載體與酶之間的作用，研究表明當(dāng)NaCl濃度達0.5molL時，載體與酶間的吸附力最弱。對比了游離乳糖酶與固定化乳糖酶的酶學(xué)性質(zhì)，包括熱穩(wěn)定性、動力學(xué)參數(shù)等。與游離酶相比，固定化酶適合的溫度范圍向高溫偏移。采用LineweaverBurk