环氧基大孔树脂的合成及其应用性能研究

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环氧基大孔树脂具有高比表面积、大孔径而且含有易反应基团-环氧基,成为固定化酶载体的研究热点。以往的研究集中在选择合适的环氧基单体、交联剂、致孔剂,获得载体最佳的物理结构,进而得到良好的固定化酶效果。但是很少有关于环氧基单体和交联剂对树脂环氧值和反应程度影响,以及树脂化学环境对酶固定化效果影响的研究。本文采用不同的环氧基单体和交联剂合成环氧基大孔树脂,并考察它们对玻璃化温度、吸水率和环氧值的影响。然后合成了三组分环氧基大孔树脂,研究树脂化学环境的改变对固定化脂肪酶的影响。主要研究内容如下:(1)环氧基大孔树脂的合成以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和烯丙基缩水甘油醚(AGE)为环氧基单体,二甲基丙烯乙二醇酯(EGDMA)和三缩四乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)为交联剂,甲苯和正庚烷为致孔剂采用悬浮聚合合成环氧基大孔树脂,比较不同环氧基单体和交联剂对树脂粒径分布、吸水率、玻璃化温度和环氧值的影响。其中以AGE为环氧基单体获得树脂的环氧值和玻璃化温度高于以GMA为环氧基合成得到的树脂,但是其合适的粒径分数较低。以TEGDMA为交联剂合成得到的树脂的反应较为彻底,但环氧值、玻璃化温度和吸水率较低。(2)第三单体种类和用量对固定化脂肪酶的影响以GMA为环氧基单体,EGDMA为交联剂,甲苯和正庚烷为致孔剂,加入第三单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、苯乙烯(S)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、丙烯酸丁酯(BA),采用悬浮聚合合成环氧基大孔树脂,并将树脂应用于脂肪酶的固定化。比较第三单体种类和用量对固定化酶量和活性恢复的影响。其中以BA为第三单体合成得到的树脂的固定化脂肪酶量为其他聚合物的两倍,其活性恢复达到79.0%。随着BA含量的增加,固定化脂肪酶量上升;活性恢复开始上升到88.5%,然后下降到46.9%。GMA-EGDMA-BA-10树脂表现出最好的固定化效果,同自由脂肪酶比较固定化脂肪酶的pH和温度稳定性得到提高。(3)交联剂种类和用量对固定化脂肪酶的影响以乙酸正戊酯和正辛醇为致孔剂采用悬浮聚合合成GMA-EGDMA(TEGDMA)-BA环氧基大孔树脂,并将树脂应用于脂肪酶的固定化。比较交联剂种类和用量对脂肪酶固定化量和活性恢复的影响。GMA-EGDMA-BA树脂的固定化脂肪酶量是GMA-TEGDMA-BA树脂的4-5倍,但是TEGDMA树脂固定化脂肪酶活性恢复比较高。两种树脂在交联密度为60%时获得最佳的固定化脂肪酶效果。GMA-TEGDMA-BA-60和GMA-EGDMA-BA-60两种树脂的固定化脂肪酶的最适温度分别要比游离脂肪酶的最适温度高10℃和15℃。同自由脂肪酶相比,在较宽的pH范围内两种树脂的大部分活性得以保存。经GMA-TEGDMA-BA-60和GMA-EGDMA-BA-60两种树脂固定化后的脂肪酶的耐热性能大大提高,特别是GMA-EGDMA-BA-60在60℃水浴中加热120min后热仍可保持大部分活性。
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