收藏本站
《东华大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Aspergillus oryzae脂肪酶的制备及其用于涤纶改性的研究

王小花  
【摘要】: 涤纶(poly(ethylene terephthalate),PET)是对苯二甲酸(酯)和乙二醇的缩聚物,亲水性和抗静电性较差。因此,当用作服用性纤维时,有必要对其进行改性。 作为一种温和、环保且不损害涤纶原有的优良性能的改性方法,近年来,涤纶酶法改性开始受到人们的注意。就目前研究状况来看,涤纶酶法改性主要存在以下问题:一是所用的酶大多购自酶制剂公司,对涤纶的改性不具针对性,酶对涤纶的催化活性不高,改性结果不理想,因此需要寻找新的酶或新的产酶菌株;二是由于改性效果较小,关于涤纶酶改性的机理鲜有报道。针对这些问题,作者认为首先应该有目的地培养用于涤纶改性的酶,研究酶的应用环境和涤纶的性质对酶法改性的影响,这也是本课题的目的所在。本课题从菌株筛选开始,经微生物发酵培养、目标酶的分离纯化等步骤,有针对性地培养了一种用于涤纶改性的脂肪酶;从水解产物、染色性、亲水性和抗静电性等几个方面考察了涤纶酶改性的效果;探讨了酶的应用环境和涤纶的结晶度等因素对改性结果的影响。为了客观评价该脂肪酶对涤纶的改性效果,又采用了另外四种酶处理涤纶。具体的研究方法和路线及本文的主要结论如下述。 用平板筛选法和液体复筛法,从Aspergillus oryzae 1、Aspergillusoryzae 2、Aspergillus,niger H1和Aspergillus,niger M57等四种菌株中,筛选出产脂肪酶能力最好的菌株Aspergillus oryzae 1作为工作菌。 考察了碳源、氮源、表面活性剂等的种类和浓度及培养温度、培养液初始pH值和摇床转速等因素对菌株Aspergillus oryzae 1产脂肪酶的影响。为了提高目标酶处理涤纶的针对性,考察了对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二乙二醇酯和涤纶短丝等三种添加物对菌株Aspergillus oryzae 1及其所产的脂肪酶的性质的影响。实验表明该菌株合成目标脂肪酶的最佳发酵培养条件是2%(v/v)Vogel’s Medium N、0.5%(w/v,除非特别指明,本摘要中均为质量百分比)麦芽糖、0.5%蛋白胨、1.0%橄榄油、0.032%平平加O、0.01%对苯二甲酸二乙二醇酯,发酵初始pH值6.0,培养温度30℃,摇床转速160rpm,培养时间84h。对苯二甲酸二乙酯抑制菌株Aspergillus oryzae 1的生长及脂肪酶的合成;涤纶短丝对该菌株合成脂肪酶的影响不大;对苯二甲酸二乙二醇酯对菌株合成脂肪酶有“刺激”或“诱导”作用。添加对苯二甲酸二乙二醇酯而培养合成的脂肪酶可以催化作用于对涤纶的小分子模拟物对苯二甲酸二乙酯;添加涤纶短丝和无添加物而培养合成的酶液则对对苯二甲酸二乙酯的水解没有催化作用 用硫酸铵盐析法和凝胶层析对Aspergillus oryzae 1脂肪酶进行了纯化。较适宜的硫酸铵饱和度是80%,经此饱和度下的硫酸铵盐析后,脂肪酶的比活力达到118,421U/g,纯化收率为72%,纯化倍数为2.92。再经凝胶层析后,脂肪酶的纯化倍数达到11.9,纯化收率保持在25%左右,比活力达到481,500U/g;经SDS-PAGE电泳鉴定,该脂肪酶纯度较高。 该脂肪酶的最佳作用pH值为7.0;其在弱碱溶液中的活性稍高于在弱酸溶液中的活性,是一种中性稍偏碱性的脂肪酶35℃~45℃范围内,该酶相对均有较高的反应活性;在pH7.0下保存时该脂肪酶较为稳定;在55℃保存24h,其残余酶活为50%,具有较高的热稳定性。Mg~(2+)和Ca~(2+)对该脂肪酶有激活作用,EDTA则对其有很强的抑制作用,表明该脂肪酶是一种金属酶;JFC、平平加和麦芽糖对该脂肪酶有保护作用,在处理聚酯纤维时可以共用。 用Aspergillus oryzae 1脂肪酶处理涤纶。在处理过程中,对该酶处理液进行吸光度分析,结果表明涤纶在该脂肪酶的作用下,发生了降解;反相液相色谱分析表明在酶液中的涤纶降解物极有可能是对苯二甲酸单乙二醇酯或对苯二甲酸单乙二醇酯和对苯二甲酸的混合物。酶处理后,涤纶纤维能结合更多的阳离子染料,表明其中的羧基官能团增加;纤维红外光谱分析表明酶处理只发生在纤维表面;涤纶的回潮率略有增加,静电半衰期和水接触角下降。以上实验结果表明Aspergillus oryzae 1脂肪酶确实能作用于涤纶,使涤纶的亲水性和抗静电性得到改善。55℃是该脂肪酶处理涤纶的较适宜的温度;在酶工作液中加入表面活性剂JFC或平平加O,或提高酶浓度对酶改性结果有促进作用;涤纶纤维的无定形区更容易被脂肪酶进攻。在优化条件下,即浴比40、9.0U/ml或12.6U/ml酶浓度、0.5g/L JFC、pH7.0、处理温度55℃、处理时间24h、摇床转速100rpm,经Aspergillus oryzae 1脂肪酶处理后,涤纶织物的静电半衰期从8.42s下降至8.00s左右,其经线的水接触角从75°下降至69°。 为了客观评价Aspergillus oryzae 1脂肪酶对涤纶的作用效果,研究了Rhizopus oryzae酯酶、Hog pancreas脂肪酶、脂肪酶L和角质酶J对涤纶的改性作用。结果表明,经Hog pancreas脂肪酶、角质酶J或脂肪酶L处理后的涤纶,其回潮率、静电半衰期和水接触角等性质没有变化,说明这三种酶对涤纶没有作用或作用很小。Rhizopus oryzae酯酶对涤纶的作用较为明显,在优化条件下,即浴比40、0.5%酶、0.1%平平加0、pH7.2、在37℃和100rpm的振荡箱中处理6天,涤纶织物经线的水接触角从75°下降至67°,静电半衰期从8.42s下降至7.45 s。 通过实验,总结出了涤纶脂肪酶改性的粗略模型:1)涤纶纤维是线性大分子聚合物,结构紧密,酶很难渗入涤纶分子内部,所以酶改性只发生在纤维的表面。2)涤纶聚合物片断在脂肪酶的作用下脱离涤纶聚合物主体后,该聚合物片断和涤纶聚合物一样,可以成为脂肪酶作用的底物,于是在酶作用于涤纶主体的同时,也作用于该涤纶聚合物片断,使其裂解为分子量更小的片断,更小的涤纶聚合物片断进一步裂解,直至成为溶于酶溶液的小分子物质,这种小分子物质极有可能是对苯二甲酸单乙二醇酯或对苯二甲酸单乙二醇酯和对苯二甲酸的混合物。3)在涤纶纤维分子中,无定形区更易受到脂肪酶的进攻,这是因为,与结晶区相比,无定形区的分子有较高的自由度,可以较容易接近酶分子的活性中心。4)提高涤纶纤维的自由度如升高酶处理温度,或提高酶的稳定性有利于涤纶酶改性的进行。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张进;;有机凹凸棒土处理乳化油废水实验的研究[J];安徽化工;2011年04期
2 史利利;张绪刚;张斌;;特殊聚氨酯改性环氧树脂的研究进展[J];化学工程与装备;2011年07期
3 李燕;韩雁明;秦特夫;储富祥;;木质素在聚氨酯合成中的研究进展[J];化工进展;2011年09期
4 杨志强;张文凯;李波;;改性膨润土的抗渗性能研究[J];包钢科技;2011年03期
5 W.Roggenstein;骆为林;;具有新功能品质的粘胶纤维[J];国际纺织导报;2011年08期
6 李薛勇;;LiFePO_4正极材料存在的问题及改进方法[J];新疆有色金属;2011年03期
7 曾涛;罗洁;;水性聚氨酯的改性及应用[J];化工时刊;2011年07期
8 郭建欣;朱虹;;改性木质素水处理剂的合成及应用[J];化学工业与工程技术;2011年02期
9 朱挺;赵磊;;麻纤维的改性及其增强复合材料的研究现状[J];纺织科技进展;2011年04期
10 王治国;杨世芳;张玉红;周立新;何培新;;新型涂料用超支化聚酯酰胺聚合物的应用研究[J];涂料工业;2011年07期
11 郑立柱;杜敏娟;刘智峰;;壳聚糖的改性及其在水处理中的应用[J];杭州化工;2011年02期
12 王香爱;;改性ADC发泡剂的研究进展与市场前景[J];化工科技;2011年03期
13 闫慧;孟邱;丛玉凤;黄玮;;C_9石油树脂的研究进展[J];应用化工;2011年06期
14 李艳花;杨军;王雪飞;;炭黑原位改性橡胶的研究近展[J];弹性体;2011年03期
15 田春蓉;王建华;孙杰;梁书恩;程克梅;;多面体低聚倍半硅氧烷改性PU的制备[J];橡胶工业;2011年07期
16 金小亮;张一心;;增强涤纶纤维吸湿排汗效能的技术方法的研究[J];中国纤检;2011年13期
17 刘世凯;杨海滨;付乌有;;阳极氧化TiO_2基纳米管阵列改性的研究进展[J];硅酸盐通报;2011年03期
18 周艳;兰紫燕;许必军;;酯化改性花生壳吸附水中Cr(Ⅵ)的研究[J];广州化工;2011年15期
19 刘龙江;王树敏;姚其胜;;风电叶片树脂用改性固化剂研究[J];粘接;2011年06期
20 张小广;张磊;;改性活性炭对水溶液中苯酚的吸附研究[J];北方环境;2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周婷婷;任瑞晨;李彩霞;;木质泰在膨润土有机改性中的应用[A];第十三届全国粉体工程及矿产资源高效开发利用研讨会论文专辑[C];2007年
2 袁道强;梁丽琴;王振锋;;抗坏血酸对绿豆分离蛋白功能特性的影响[A];中国食品科学技术学会第五届年会暨第四届东西方食品业高层论坛论文摘要集[C];2007年
3 李娟;马红竹;王博;崔雪;;新型固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2-Co_2O_3的制备及表征[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集(下)[C];2007年
4 秦旭芝;马少健;;矿物多孔陶瓷制备与应用[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(下卷)[C];2007年
5 董光能;邓日智;谢友柏;;巴氏合金的改性——制备工艺研究[A];第七届全国摩擦学大会会议论文集(一)[C];2002年
6 杨玉芬;盖国胜;郝向阳;蔡振芳;杨玉芬;;粉煤灰表面包覆技术[A];中国环境保护优秀论文集(2005)(下册)[C];2005年
7 马少健;秦旭芝;苏秀娟;莫伟;;矿物多孔陶瓷制备与应用[A];第十三届全国粉体工程及矿产资源高效开发利用研讨会论文专辑[C];2007年
8 张爱萍;秦梦华;;酶对针叶木KP纤维改性的研究[A];'2006(第十三届)全国造纸化学品开发应用技术研讨会论文集[C];2006年
9 段云飞;;羊毛经过冷冻干燥处理后的理化性能研究[A];雪莲杯第10届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2010年
10 胡友良;;聚烯烃材料的功能化及改性[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 孙蕾;能聚公司全力开发改性工程塑料[N];宁波日报;2009年
2 肖化;北美涤纶纤维需求快速增长[N];中国化工报;2011年
3 杨维骅;东华大学高导湿涤纶纤维项目获国家科技进步二等奖[N];中国纺织报;2008年
4 本报记者  姜国华;竹炭改性涤纶提高针织附加值[N];中国纺织报;2006年
5 记者 吕向荣通讯员 朱乐;上海石化涤纶纤维差别化率超过九成[N];中国石化报;2007年
6 文昭;尼龙改性在注塑过程中的应用[N];中国石化报;2009年
7 李婧;沥青路改性 隔声屏消音[N];科技日报;2002年
8 廊坊绿洲 韩立泉;纸蜂窝“端楞”复合胶——改性聚乙酸乙烯脂[N];中国包装报;2001年
9 本报记者 张琴;农用硝铵改性改造刻不容缓[N];中华合作时报;2002年
10 深圳市怀新企业投资顾问有限公司 段长智;华西村投资价值分析报告[N];证券日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王小花;Aspergillus oryzae脂肪酶的制备及其用于涤纶改性的研究[D];东华大学;2006年
2 张怀勤;低温等离子体改性丙烯酸酯类高分子材料[D];四川大学;2006年
3 朱丽滨;低甲醛释放脲醛树脂固化反应历程研究[D];东北林业大学;2005年
4 曹文灵;壳聚糖用于周围神经修复的基本科学问题研究[D];清华大学;2005年
5 刘娜;廉价体系合成的钛硅沸石分子筛结构稳定性及催化性能的研究[D];大连理工大学;2006年
6 李昱;纳米碳管的制备、表面修饰及其初步用于葡萄糖生物传感器的研究[D];浙江大学;2005年
7 刘怡;不同方式改性的膨润土吸附苯胺的比较研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
8 刘秀伍;有序介孔材料吸附功能研究[D];天津大学;2005年
9 童东革;锂离子电池正极材料LiCo_(1-x)Ni_xO_2的合成、改性与电化学性能研究[D];四川大学;2005年
10 白雪峰;甲基萘与甲醇烷基化反应合成2,6-二甲基萘的研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程晓春;十二内酰胺改性铸型尼龙的研究[D];南京工业大学;2004年
2 王秀芬;加气混凝土性能及优化的试验研究[D];西安建筑科技大学;2006年
3 王青;改性木质素类水煤浆分散剂的合成与应用[D];河北工业大学;2008年
4 张昊;纳米磁性复合体光催化材料制备、表征及应用研究[D];天津大学;2005年
5 李俊菊;氰酸酯/双马/环氧共聚改性及其复合材料性能研究[D];武汉理工大学;2006年
6 齐连丽;碱木质素改性脲醛树脂的研究[D];南京林业大学;2008年
7 李颖;SBA-15介孔分子筛的改性及其催化性能[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 王海波;细菌纤维素耐低温生产菌株的选育及其改性的研究[D];山东轻工业学院;2009年
9 孔德忠;聚酰亚胺改性环氧树脂胶粘剂的研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
10 成雯;厌氧颗粒污泥对水中染料的吸附去除研究[D];山东大学;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978