新型磁柔性载体的制备及固定化脂肪酶的应用研究

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脂肪酶(lipase,EC3.1.1.3),学名甘油三酯水解酶(triacylglycerol hydrolase),能催化甘油酯水解产生甘油和脂肪酸,亦可催化羧酸脂类水解产生醇类和脂肪酸。在催化酯化和酯交换反应过程中,能够表现出优异的化学、区域和立体选择性。由于脂肪酶优异的催化性和其对手性底物的多样选择性,其已经成为固定化酶技术中重要的研究对象。固定化技术可提高酶的稳定性、达到连续化操作和降低生产成本的目的。本文在前人的基础上采用柔性共价结合法,利用邻苯二酚类衍生物所具备的仿生粘附特性,实现对磁纳米粒子的包裹,利用改性多糖接枝于载体表面,制备磁柔性固定化载体。最后将制备得到的磁柔性固定化载体用于固定化脂肪酶。主要研究结果如下:1、利用共价组装的方法将聚多巴胺(PDA)和氧化双醛淀粉(DAS)组装在超顺磁性Fe3O4磁性纳米粒子上制备新型磁柔性载体(Fe3O4-PDA-DAS)。对合成材料采用元素分析仪、扫描电镜、振动磁强计(VSM)、热重分析(TGA)、X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱(FT-IR)和Zeta表面电位变化等进行表征。通过表征手段综合分析得出改性载体材料具有良好的超顺磁性、较好的热稳定性,且晶体结构未发生改变。均匀分布的磁性纳米微球的粒径值为209.6 nm。2、以磁性纳米粒子为载体,运用席夫碱还原产物对磁纳米粒子进行黏附包裹,合成新型磁性仿生黏附材料(CMCC/DHBH-Fe3O4)。并对合成材料采用EA、SEM、VSM、XRD、TGA、FT-IR和Zeta表面电位变化等进行表征。通过表征手段综合分析得出改性载体材料具有良好的超顺磁性、较好的热稳定性,且晶体结构未发生改变。均匀分布的磁性纳米微球的粒径值为207.7 nm。3、以传统交联剂戊二醛制备的磁性载体Fe3O4-PDA-GA为对照组,在单因素实验基础上,采用响应面分析法(RSM)对固定化脂肪酶的工艺条件进行进一步的优化。脂肪酶最佳固定化条件为:以Fe3O4-PDA-DAS为固定化载体时,pH = 7.5、载酶量为2.2mg/10mg,43.7℃;以Fe3O4-PDA-GA 为载体时,pH = 7.5、载酶量为 2.6mg/10 mg,41.3℃;以 CMCC/DHBH-Fe3O4为载体时,pH = 8.0,载酶量为2.1 mg/10 mg,40.5℃。在最佳固定化条件下理论预测值酶活力与实验检测值基本符合。通过酶学性质测定及高斯拟合分析,新型磁柔性载体更有利于稳定目标酶的二级结构及构象,减少刚性载体对酶结构的破坏。
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