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丙烯腈/马来酸共聚物膜与脂肪酶的固定化

叶鹏  
【摘要】:丙烯腈/马来酸共聚物中空纤维膜表面带有活性基团—羧基,适合用作酶固定化的载体材料。但是作为一种合成聚合物,这种膜材料存在着生物相容性较差等缺点,使得酶分子与载体材料间会产生非生物特异性相互作用,从而导致酶的失活。为了提高固定化酶的活性,本论文采用表面仿生修饰的方法,将天然大分子壳聚糖和明胶分别引入到丙烯腈/马来酸共聚物中空纤维膜表面,在膜材料表面构建仿生修饰层,为脂肪酶(来源于Candida rugosa)营造一种生物友好的微环境,使酶的活性提高。另一方面,通过静电纺丝技术制备了丙烯腈/马来酸共聚物纳米纤维膜,并以其作为脂肪酶的固定化载体,利用其极高的比表面积,提高固定化酶的载酶量。最后,将这两种方法进行有机结合,即用天然大分子壳聚糖和明胶分别修饰丙烯腈/马来酸共聚物纳米纤维膜,并探讨其作为脂肪酶固定化载体材料的特点。具体内容如下: 制备了丙烯腈/马来酸共聚物中空纤维膜,用碳二亚胺法活化膜表面羧基,在载体与酶分子之间形成共价键,实现了脂肪酶的固定化。分别研究了固定化对脂肪酶在水相介质和正庚烷中的催化活性、反应动力学参数和稳定性的影响。发现,与自由酶相比,在水相介质中,固定化酶的活性下降,酶活性保留值为33.9%;在正庚烷中,固定化酶的活性增加,酶活性保留值为114%。固定化酶的载酶量为53.7±1.4mg/m~2。固定化后,酶的稳定性明显提高,其中在50℃下处理120min后,固定化酶仍有62%的活性。 将壳聚糖用碳二亚胺法引入到丙烯腈/马来酸共聚物中空纤维膜的表面,用全反射傅立叶变换红外光谱(ATR/FT-IR)和X-射线光电子能谱(XPS)表征了膜材料表面的化学变化。分别用戊二醛法和吸附法两种方法将脂肪酶固定于壳聚糖修饰的膜材料表面,研究了壳聚糖修饰对固定化脂肪酶活性、载酶量、反应动力学参数和稳定性的影响。结果显示,壳聚糖修饰后,膜材料表面生物相容性得到改善,固定化酶的活性提高:戊二醛法为44.5%,吸附法为54.1%。固定化酶的载酶量:戊二醛法为66.5±1.8 mg/m~2,吸附法为31.2±1.6 mg/m~2。两种固定化酶都表现出较高的稳定性,其中热稳定性:戊二醛法为65%,吸附法为38%。 将明胶用碳二亚胺法引入到丙烯腈/马来酸共聚物中空纤维膜的表面,用


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