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海藻糖是一种非还原性二糖,具有良好的理化性质以及特殊的生物学特性,在众多领域日益发挥重要作用。海藻糖合成酶是一种分子内转糖基酶,能以麦芽糖为底物,通过转糖基作用一步法生成海藻糖,工艺简单、易于调控、底物价廉,是工业化生产海藻糖一条重要途径。酶作为生物催化剂,具有高效、专一的催化特性,广泛应用于诸多领域。但游离酶易失活、纯化困难、难以重复利用等,增加了工业化应用难度和成本。固定化酶的应用提高了酶稳定性、可重复利用、易于底物分离等特性,为生物酶制剂的应用提供了更广泛的应用。固定化海藻糖合成酶生产海藻糖,结合海藻糖合成酶的简易工艺与固定化技术的优良特性,为工业化生产海藻糖提供新的途径。本文目的在于寻找一种固定化酶制备简易、固定化酶学性质良好的固定化方法,为海藻糖生产提供有效可行方案。通过分析固定化缓冲液体系以及固定化酶操作稳定性等因素,选择适宜的缓冲液和载体;通过考察载体制备工艺、固定化条件、固定化酶酶学性质,分析固定化酶可使用性。结论如下:(1)分别以多孔氧化铝(A1203)、氧化钛(Ti02)、凹凸棒土、聚丙烯腈膜(PAN)四种不同孔径大小的多孔材料为载体,以磷酸氢二钠-柠檬酸、柠檬酸-柠檬酸钠、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液为缓冲体系,采用吸附法固定化海藻糖合成酶;结果表明,以磷酸氢二钠-柠檬酸溶液为酶制备缓冲液时,四种载体固定化酶均表现较好的酶活、比酶活;以聚丙烯腈膜为载体,重复操作十次仍保留初始酶活的78%,其余三种载体五次后均仅保留初始酶活的40%以下,因此,选择PAN膜为载体、磷酸氢二钠-柠檬酸为缓冲液。(2)采用相转化法制备聚丙烯腈膜,相转化制备工艺中聚合物浓度、蒸发时间、凝固浴温度、凝固浴浓度、制膜厚度等因素决定着膜材料孔径大小、空系数、机械性能等,材料孔径、孔隙数决定固定化效果,因此通过逐步改善制模工艺,分析对固定化效果的影响以及膜机械性能的变化。结果表明,制模工艺对固定化效果影响较小,综合固定化效果及膜机械性能,膜制备工艺为:聚丙烯腈质量分数15%、蒸发时间90 s、凝固浴温度25℃、凝固浴浓度10%、玻璃槽深度0.1 mm,此时,聚丙烯腈膜具有良好的机械性能和固定化效果。(3)以PAN膜为载体、磷酸氢二钠-柠檬酸为缓冲液,采用吸附法固定化海藻糖合成酶,对固定化酶条件进行优化。结果表明:最佳固定化条件为pH 7.6、温度35℃、给酶量0.1 mg·cm-2(游离酶含量:1.85 mg·mL-1、比酶活:1.19 U·mg-1)、时间3 h,固定化偶联率70.9%、酶活回收率50.21%,表现出良好的固定化效果;(4)固定化酶最适反应温度40℃,较游离酶提高10℃;固定化酶最适反应pH初始底物浓分别为7.4、200 g·L-1,在pH 5.4~8.0、20~50℃范围内均具有良好的酶活性;Ca2+、Zn2+、Fe2+、Mn2+等对酶活有激活作用,Cu2+具有轻微的抑制作用,Co2+、Al3+、 Ba2+、Mg2+、Ni2+对酶活基本无影响,较游离酶对金属离子耐受性增强;海藻糖最高含量为50.9%,副产物葡萄糖含量为9.1%;在最适条件下反应12 h为一批次反应,重复操作6次后仍保留初始酶活的64.4%,具有良好的操作稳定性。采用聚丙烯腈膜固定化海藻糖合成酶,具有以下优良特性:①相转化膜制备工艺简单、载体制备成本低,载体可重复利用;②采用粗酶液固定化,无需纯化,极大的降低酶成本;固定化酶制备只需要吸附3 h,方法简便、固定化成本低;③以膜材料为载体,载体形状可调,反应器设计灵活,对设备要求低,降低生产设备成本;④固定化酶副产物葡萄糖含量9.1%,在目前已报道的固定化酶研究中副产物含量最低。