论文部分内容阅读
α-淀粉酶是一种重要的生物酶制剂,但由于游离酶对外界极敏感,不稳定、易失活变性、不能实现催化反应的连续化和自动化,严重限制了它的广泛应用,所以研究α-淀粉酶的固定化至关重要。水凝胶由于具有良好的机械性能、稳定的理化性质、溶胀却不溶解等优点,在物质的分离纯化、药物的控制释放、酶的固定化等领域有着很大的发展前景。本文研究了以凝胶为载体固定α-淀粉酶的制备及其性能。由于固定化酶的活性与载体材料和固定化方法密切相关,本文以生物相容性好的P(DMAA-co-AM)凝胶作为载体,采用原位固定法和物理吸附法固定α-淀粉酶,研究两种固定化方法制备固定化α-淀粉酶的优化条件和固定化酶的性能。在此基础上,通过引入海藻酸钠(SA)对P(DMAA-co-AM)凝胶进行改性,研究改性P(DMAA-co-AM)凝胶载体的物理吸附固定α-淀粉酶的性能。主要内容如下:1.以P(DMAA-co-AM)凝胶为载体,分别研究采用原位固定法和物理吸附法固定α-淀粉酶的优化条件。结果表明:采用原位固定法,n(DMAA):n(AM)=2:1,BMA用量(摩尔含量,下同)为0.3%,APS用量为0.6%,α-淀粉酶浓度为1.0mg/mL时制备的固定化α-淀粉酶活性最高,固定率高达95.16%;采用物理吸附法,n(DMAA):n(AM)=1:1,BMA用量为0.2%,APS用量为0.6%,α-淀粉酶浓度为2.5mg/mL时制备的固定化α-淀粉酶活性最高,固定率为63.51%。2.以P(DMAA-co-AM)凝胶为载体,分别采用原位固定法和物理吸附法固定α-淀粉酶,研究了固定化酶和游离酶的活性受温度和pH的影响,结果表明:游离酶的最适温度和pH分别为50℃和6.0,原位固定法制备的固定化α-淀粉酶的最适温度较游离酶的提高了10℃,最适pH提高到了6.6;物理吸附法制备的固定化α-淀粉酶的最适温度和pH与游离酶的保持一致。进一步研究两种方法固定化酶的稳定性,结果表明:原位固定法固定α-淀粉酶具有较宽的活性温度和pH范围,且温度稳定性、操作稳定性、储存稳定性和固定率均较为理想;而物理吸附法的操作工艺更加简单,且固定化过程中不改变酶分子的活性结构。3.以P(DMAA-co-AM)/SA凝胶为载体,在P(DMAA-co-AM)凝胶基础上研究体系的最佳条件,结果表明:SA用量为2%时,固定化α-淀粉酶活性最高,此时固定率为58.23%。相对于P(DMAA-co-AM)凝胶固定化α-淀粉酶的性能,改性凝胶固定化α-淀粉酶的活性最适温度与游离酶保持一致,pH提高到6.6,即固定化酶的pH使用范围得到拓宽,同时其稳定性有了较为明显的提高。4.研究固定化酶和游离酶的酶促反应动力学结果表明:固定化α-淀粉酶较游离酶具有更好的底物亲和性。游离酶的米氏常数(Km)和最大反应速率(Vmax)为5.16mg/mL,2.56mg/min;原位固定法和物理吸附法固定α-淀粉酶的米氏常数(Km)和最大反应速率(Vmax)分别为:1.33mg/mL,0.52mg/min;1.44mg/mL,0.58mg/min。SA改性P(DMAA-co-AM)固定化α-淀粉酶的Km和Vmax为1.07mg/mL,0.54mg/min,SA改性后固定化酶的底物亲和性更好。