超分子组装二次固定化脂肪酶制备及催化性能研究

来源 :大连工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qutong19921107
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酶在生物催化领域扮演着重要的角色,酶的性质和状态直接影响着催化反应的效率和成本。在生物催化应用的初级阶段都是将生物酶直接应用,不仅生产成本高,而且面临着后期难分离的问题。为了适应酶的工业化应用,固定化酶的技术不断被开发并改进,在一定程度上缓解了酶的稳定性差,难以循环利用的问题。随着纳米技术的快速兴起,一种新型酶固定化技术应运而生。酶-无机杂化纳米花以其优良的催化活性和简便的制备方法备受青睐。但其自身纳米或微米级的粒径为后期分离增加了难度。因此,设计可简便快速分离纳米花的固定化方法迫在眉睫。本文首先利用氯化铜溶液和洋葱假单胞菌脂肪酶在磷酸盐缓冲溶液中进行自组装,得到具有类似菊花状的活化脂肪酶-磷酸铜杂化纳米花,杂化纳米花酶活力为游离酶的2.54倍,再将纳米花包埋到聚乙烯醇-壳聚糖复合凝胶中,通过冻融法使凝胶交联,纳米花被牢固的嵌合在疏松多孔的水凝胶网格中。利用SEM、FT-IR、XRD、EDS等确定了固定化酶的结构及成分组成。通过检测复合凝胶固定化酶的酶活力,确定了纳米花在水凝胶中的质量比为3.00%时,酶活性最高达到146.12±6.54 U/g,且为游离酶的1.50倍。重复使用7次后可保持游离酶41.59%的催化活性。此外,将纳米花与磁性材料结合,制备出可以通过外加磁场作用下分离的脂肪酶磁性纳米花。首先通过溶剂热法制得Fe3O4纳米颗粒并对其进行硅烷化修饰,最终合成磁性纳米花。通过FT-IR、XRD、EDS等检测手段确定该种材料的为脂肪酶、Fe3O4和Cu3(PO4)2·3H2O的复合体。经检测,当初始酶浓度在0.5 mg/m L时酶活力最高,为游离酶的1.10倍,有良好的稳定性及磁性能,可实现快速分离及连续催化。将其应用于苯甲醇和乙酸乙烯酯转酯化生产乙酸苄酯反应,对催化产物利用红外光谱、核磁共振技术进行结构表征,证实产物分子结构为纯净的乙酸苄酯,且反应48 h后转化率达到39.06%。
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