樹木纖維素載體固定化酶的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、固定化酶技術(shù)是上世紀(jì)六十年代以來興起的一類生物催化技術(shù)，它可以提高酶的穩(wěn)定性，又能夠回收后反復(fù)利用，其產(chǎn)物對環(huán)境的污染也相對較小。由于其在保證綠色生產(chǎn)的同時(shí)還降低了能源及成本的消耗，因而深受食品、醫(yī)藥、紡織、化工等行業(yè)的歡迎。
　　固定化酶性質(zhì)的好壞取決于固定化酶載體和制備方法的選擇。優(yōu)質(zhì)的載體應(yīng)滿足以下條件：首先應(yīng)具有優(yōu)異的通透性，以滿足固定化過程中酶與載體的充分接觸。其次應(yīng)具有較強(qiáng)的固定化能力，以提高固定化過程中酶與載體之間的

2、結(jié)合能力。再者載體應(yīng)具有較好的穩(wěn)定性，以保證在固定化或催化過程中其不與底物或產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)。
　　樹木纖維素是一種含有大量羥基的天然高分子材料。因其含有易于接枝改性的羥基以及改性后易于與酶共價(jià)結(jié)合的性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，所以在對酶分子的固定化方面有著較大的應(yīng)用前景。
　　本文以木材加工廢棄物粉末即木質(zhì)纖維素為原材料，通過化學(xué)法制備出四種不同種類（泡桐、楊樹、香椿、槐樹）的樹木纖維素材料，并對它們的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。將四種材料作為載體固

3、定木瓜蛋白酶和果膠酶。通過研究載體的微環(huán)境和固定化條件對固定化酶效率的影響規(guī)律，細(xì)致評價(jià)了木瓜蛋白酶和果膠酶的固定化性質(zhì)及穩(wěn)定性，比較了不同載體的固定化效果。
　　本文采用化學(xué)法（NaOH、H2O2的混合液以及乙酸、NaClO2的混合液）處理四種木質(zhì)纖維素原料，考察了木質(zhì)素和半纖維素的脫除效果，并對所提取的樹木纖維進(jìn)行接枝改性，將2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪中的鹵素引入到其中。一方面，成功提取出純度較高的樹木纖維素，另一方面

4、，利用NaOH對纖維素的溶脹作用以及引入的鹵素來實(shí)現(xiàn)載體比表面積增大的目標(biāo)，成功的制備出比表面積明顯增大改性樹木纖維素載體。
　　采用SEM、氮?dú)馕摳椒ê虵TIR對載體的微觀結(jié)構(gòu)和表面性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，制備出的樹木纖維素載體具有大量的納米級小孔和微米級大孔，這將非常有利于酶與載體的充分接觸。改性后的樹木纖維素與天然的木質(zhì)纖維素相比，纖維斷裂處變得卷曲圓鈍，表面雜質(zhì)明顯減少，細(xì)胞壁和胞間層的孔隙增加，部分阻塞的紋孔和毛細(xì)管

5、道被打開，且比表面積明顯增大，這將有利于提高酶的固定化效率。從對FTIR分析中可知，樹木纖維素中的木質(zhì)素和半纖維素已經(jīng)部分被溶解掉，同時(shí)，2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪中的鹵素已經(jīng)成功的被引入到載體樹木纖維素中，有利于載體在制備固定化酶時(shí)直接與酶的氨基、酚羥基或者巰基等進(jìn)行共價(jià)結(jié)合。
　　木瓜蛋白酶及果膠酶的固定化結(jié)果表明，固定化效果與載體的硬度相關(guān)，結(jié)構(gòu)疏松的軟木載體的固定化效果要高于結(jié)構(gòu)致密的硬木載體。因此，軟木泡桐的固定

6、化效果最佳，即在pH7.5、45℃下固定24h且最佳給酶量為16mg/mL的情況下酶活力可高達(dá)81.1U，其酶活力回收率為63.4%，最適pH向堿性方向偏移0.5個(gè)單位，最適溫度提高了10℃，連續(xù)操作6次后的相對酶活力為73.9%，4℃下保存30d的剩余酶活力仍超過95%。與游離酶相比，固定化木瓜蛋白酶的熱穩(wěn)定性、酸堿穩(wěn)定性、操作穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性均有了顯著提高。
　　通過對固定化果膠酶的性質(zhì)研究可知，四種樹木纖維素載體中，以軟木