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促溶剂对反胶束反萃取的影响及反胶束萃取的分子相互作用机理

余婷婷  
【摘要】:反胶束萃取技术具有操作步骤少,能耗少,效率高等优点,是一种很有工业应用价值的分离技术。但反胶束反萃收率较低、反胶束萃取机理不清楚,这制约着反胶束萃取的工业化。本文通过研究反胶束萃取猪胰脂肪酶的最优条件,发现反萃水相中加入促溶剂(尿素和盐酸胍)能显著地提高反萃收率,达到85.79%和110.49%,纯化倍数达到3.44和25.61。还通过动态光散射和Karl-Fischer水分测定等方法详细研究了促溶剂提高反萃收率的原因。反萃水相中尿素和盐酸胍都能通过影响反萃后反胶束水含量来影响反胶束粒径,提高反萃收率,但二者的机理不尽相同。通过对比实验结果发现,尿素对反胶束水含量的影响更大,而盐酸胍对反萃后反胶束粒径的影响更大。本文还研究了反胶束萃取谷氨酰胺转移酶的最优条件,分子相互作用机理和盐离子对反胶束的分子相互作用的影响。在最优条件下,反胶束萃取谷氨酰胺转移酶的前萃收率最高为94.96%,反萃收率最高为95.16%,总收率为90.36%,纯化倍数4.12。通过设计不同体系的耗散粒子动力学(DPD)模拟,分析DPD模拟的结果证明,谷氨酰胺转移酶—水—CTAB分子间的静电相互作用是反胶束萃取谷氨酰胺转移酶的主要驱动力。实验中还使用多种新方法如低场核磁和透射电镜等详细研究盐离子对反胶束中的水分子,谷氨酰胺转移酶分子和表面活性剂分子的相互作用的影响。实验结果表明,盐离子使反胶束中水分子、表面活性剂分子与反胶束中其他分子之间的相互作用增强,使谷氨酰胺转移酶分子与反胶束中其他分子之间的相互作用减弱,使谷氨酰胺转移酶—水—CTAB分子间的静电相互作用减弱。同时盐离子还会使反胶束水含量和尺寸减小,引起尺寸排阻,使反胶束中谷氨酰胺转移酶分子释放。水相中存在低浓度的盐离子时,尺寸排阻效果显著。但水相中存在高浓度的盐离子时,被削弱的谷氨酰胺转移酶—水—CTAB分子间的静电相互作用才是谷氨酰胺转移酶分子从反胶束中释放的原因。本文还研究了固定化漆酶的最佳条件和酶学性质,及其在反胶束中的反应。以pH响应聚合物PMDB为载体共价结合固定化漆酶,其活力回收率最高为71.90%。固定化漆酶的等电点为3.3,Km为9.32mmol/L,vm为 0.62μmol/(L min)。与游离漆酶相比,固定化漆酶稳定性,对溶液pH、盐离子的耐受都有提高。反胶束中固定化漆酶的酶活大约是水溶液中的同等浓度的固定化漆酶的50%。本文研究的反胶束萃取的分子相互作用机理,促溶剂和盐离子对反胶束中分子相互作用的影响,为反胶束萃取的工业化提供了理论依据。本实验还探索了以pH响应聚合物PMDB为载体固定化漆酶的最优条件,固定化漆酶的酶学性质及固定化漆酶在AOT反胶束中的反应,为之后进一步研究该固定化漆酶在反胶束溶剂中的反应和其他酶的固定化提供参考。


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