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双酶纳米花共固定化酶催化烯烃环氧化、苯胺与1,3-二酮类物质氧化酰胺化反应的研究

张柳  
【摘要】:随着多年以来对酶学的深入研究发现,酶可以进行多种类型化学反应的催化。由于脂肪酶具有反应条件温和、催化活性高、环保等优点,酶催化已经成为酶工程领域备受关注的研究方向。工业催化对环境的严重污染以及难以达到反应条件等缺点,使得脂肪酶这样一种温和、高效、绿色的氧化还原酶,在生物催化反应中发挥了十分重要的作用,极具基础研究意义和商业价值。近十年来,多酶级联反应已经成为了酶催化研究领域中一个热门话题。多酶级联反应可以再生辅助因子,改变反应平衡,克服抑制作用以及减少反应时间,提供反应所需能量和材料。在实际应用中,多酶级联反应体系需要具有良好的稳定性及可回收利用性,而共固定化技术可以提高酶在多酶级联反应中的催化活性,稳定性和重复利用性,这些特点引起了专业领域内研究人员的广泛关注。本论文主要研究了脂肪酶和葡萄糖氧化酶的共固定化方法,利用脂肪酶的催化非专一性和葡萄糖氧化酶的催化专一性设计出一种双酶纳米花共固定化酶,并作为生物催化剂进行多酶级联反应,为有机化学的绿色发展提供了一种有效的新方式。本论文主要研究的内容如下:1.通过物理吸附的方式构建以磷酸铜为无机组分,以脂肪酶(Lipase),葡萄糖氧化酶(GOx)为有机组分的双酶纳米花共固定化酶。2.利用Bradford法测定残留溶液的蛋白质含量,确定本研究中双酶纳米花共固定化酶的酶负载率达100%。3.使用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶-红外光谱(FTIR)对双酶纳米花共固定化酶的结构形态、组成成分等进行表征。4.研究了本文所制备的双酶纳米花共固定化酶对烯烃类化合物环氧化反应的催化作用。通过与游离的葡萄糖氧化酶和脂肪酶对比,以反应时间,环氧化产率等为参数进行研究,发现双酶纳米花共固定化酶具有更高的催化活性,稳定性和可重复利用性。通过溶剂及葡萄糖用量筛选确定双酶纳米花共固定化酶催化烯烃类化合物环氧化反应的最适条件。5.研究本文所制备的双酶纳米花共固定化酶对苯胺与1,3-二酮类化合物的氧化酰胺化反应的催化作用。通过与游离的葡萄糖氧化酶和脂肪酶对比,在反应时间,氧化酰胺化效率,可重复使用次数等方面,双酶纳米花共固定化酶表现出了更高的催化性能和可重复利用性。通过溶剂及葡萄糖用量筛选确定双酶纳米花共固定化酶催化苯胺与1,3-二酮类化合物氧化酰胺化反应的最适条件。


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