酪蛋白-胰酶水解動力學模型及反沖與膜表面改性提高酶膜反應(yīng)器性能的研究.pdf

1、本文對酪蛋白.胰酶體系間歇和連續(xù)水解動力學進行了研究；并分別針對連續(xù)酶解過程中濃差極化和蛋白吸附兩類主要膜污染現(xiàn)象,考察和優(yōu)化了反沖技術(shù)和表面改性兩種方法對膜性能的改善.具體研究內(nèi)容如下:胰酶失活及其操作穩(wěn)定性:通過檢測不同濃度胰酶失活速率,獲得了不同溫度下胰酶熱失活及自水解表觀速率常數(shù)；無底物保護時,熱失活和自水解將導致間歇操作和連續(xù)操作酶失活嚴重:但在底物酪蛋白的保護下,兩種操作中胰酶在5個小時內(nèi)都表現(xiàn)出較高活性,殘余酶活始終接近初

2、始酶活. 酪蛋白的胰酶間歇水解動力學研究:研究證明胰酶間歇水解酪蛋白過程存在底物抑制和產(chǎn)物抑制現(xiàn)象,獲得動力學常數(shù)K<,m>=0.227g 1<'-1>,K<,+2>2=0.127min<'-1>,K,=64.1 g 1<'-1>和Kp=72.6g 1<'-1>,并建立間歇水解動力學方程；依此方程對水解過程進行模擬和優(yōu)化,實驗值和模擬值吻合較好,并得到最優(yōu)初始底物濃度隨水解度變化方程；根據(jù)此動力學研究,證明底物酪蛋白對胰酶存在著

3、極強保護作用.酪蛋白連續(xù)酶解過程動力學模型:在對酶解機制作出合理假設(shè)的前提下,建立了酪蛋白連續(xù)酶解過程動力學模型,獲得動力學常數(shù)K<'m>=19.7g 1<'-1>、V<,max>=0.284min<'-1>；理論分析該模型可得:高初始底物濃度、高滲透通量是獲得高水解效率So<'*J*>X)的條件,該結(jié)果在恒壓操作實驗中得到驗證. 反沖技術(shù)的應(yīng)用:設(shè)計了一套簡單且易于操作的反沖裝置應(yīng)用于胰酶連續(xù)水解酪蛋白過程以降低濃差極化的影

4、響；水被選擇為合適的反沖介質(zhì)；反沖操作條件優(yōu)化為:反沖壓力0.1MPa,反沖時間10s,反沖間隔時間10min；其中反沖壓力是影響反沖效率的最主要因素.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在反沖技術(shù)模擬中的應(yīng)用:確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為模擬集反應(yīng)一分離一反沖于一體的非線性系統(tǒng)的強有力工具；采用一個三層BP網(wǎng)絡(luò)模型,模擬了反沖時間和反沖間隔時間對反沖效果的影響,并證明反沖時間對反沖效果的影響程度高于反沖間隔時間；利用已訓練網(wǎng)絡(luò),優(yōu)化選擇了反沖時間和反沖間隔時間；采用簡單網(wǎng)

5、絡(luò)分別對最優(yōu)反沖條件下的J<,e>和J<,b>隨時間變化趨勢進行了模擬. 親水化改性聚砜超濾膜:確定了最優(yōu)改性條件為:丙烯酸與磷酸體積比3:1,丙烯酸與四氯化錫摩爾比1:0.05,30℃,反應(yīng)60min；對改性膜的紅外檢測表明羧基己被接枝到膜表面；掃描電鏡分析證明膜骨架和膜面都未受到損壞,但膜孔有所減少；通過超濾不同濃度的BSA溶液,表明改性膜比未改性膜具有良好的抗蛋白吸附性能；應(yīng)用改性膜分離酪蛋白酶解液過程中,其截留分子量和滲