论文部分内容阅读
葡萄糖酸及其盐类衍生物被广泛应用于化工、食品、医药等行业中,是重要的化工产品之一。目前葡萄糖酸(盐)的制备方式主要有化学催化法、生物发酵法和酶催化法。化学催化法以重金属为催化剂,污染大、废水多、生产成本高；生物发酵法发酵周期长,副产物多,分离工艺复杂;酶催化法的反应条件温和,产品易分离,纯度高。但是游离酶催化生产葡萄糖酸时,游离酶只能使用1批,无法重复利用,酶的成本高,使其成为限制酶法制备葡萄糖酸的关键因素。本文旨在在研究游离酶催化制备葡萄糖酸的基础上,探究一种能降低酶成本,提高酶稳定性和催化效果的绿色催化工艺。主要研究内容如下：1、双酶共固定化催化合成葡萄糖酸(盐)。分别对固定化载体的选择、游离酶量和固定化条件进行了优化,选择阴离子交换树脂D301T为载体,GOD:CAT为5:1(v/v),交联时间为2 h,采用NaOH溶液对载体进行活化处理后,固定化酶的酶活提高20%。固定化酶在300 L反应器中催化合成葡萄糖酸的转化率为94%。通过酸碱处理实现载体再生利用。2、针对固定化酶催化反应过程中存在的问题进行分析,尝试采用生物交联剂制备交联酶提高酶的稳定性和反应催化效果。通过对交联剂类型和交联条件的优化,得到谷氨酰胺转胺酶(TG酶)交联效果最佳,交联条件为：0.05 g TG酶,0.2 mlCAT和8.8 ml水混合之后添加0.1 g明胶,然后再加入1 ml GOD,在30℃下交联3h后,GOD(交联酶)的活性提高30%。将交联酶用于催化15%的葡萄糖,反应转化率比等蛋白的游离酶的转化率高10%。通过对交联酶和游离酶的热稳定性及H202耐受性的研究,在60℃水浴中放置36 h后,交联酶酶活保留57.8%,而游离酶仅保留15.0%,而且交联酶耐受过氧化氢的能力增强。3、酶催化合成葡萄糖酸(盐)反应的调控。通过对双酶催化合成葡萄糖酸(盐)的反应pH和溶氧的研究,发现其恒定pH为5.00左右时,葡萄糖的转化率比不控制pH时高20%,反应32h后,30%的葡萄糖100%完全转化。流加过氧化氢能提高体系溶氧,加快反应速率。当为H202流速为8.2 ml/h时,30%葡萄糖浓度反应12h完成,反应时间缩短约20h。