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3DOM材料的制备及在脂肪酶固定化中的应用

龚占明  
【摘要】:脂肪酶(Lipase,EC3.1.1.3,三酰基甘油酰基水解酶)是一种高效催化生物酶,能催化羧酸酯键分解为甘油和脂肪酸。脂肪酶因其催化专一性和立体选择性,被广泛应用于制药工业、生物柴油合成和生物表面活性剂等行业。尽管脂肪酶有诸多优良性质,但其高昂的价格和难以回收的特点严重制约脂肪酶的工业应用。为解决这些问题,研究者们已利用多种手段将脂肪酶固定化在不同的载体上,取得一些成果。三维有序大孔(3DOM)材料的孔径大于50nm,而且孔道排列高度有序,具有良好的通透性,允许大分子物质通过,可作为制备固定化脂肪酶的载体。本实验以改性的3DOM材料为载体采用共价键法制备固定化脂肪酶。 利用乳液聚合法制备出高质量聚苯乙烯(PS)胶体晶体。采用溶胶-凝胶法,以PS胶体晶体为模板,正硅酸乙酯水解生成的SiO_2溶胶为前驱体,成功制备出3DOM材料。用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和透射电子显微镜(TEM)下观察到三维有序大孔SiO_2(3DOM-SiO_2)材料样品孔径均一,孔道结构高度有序。通过对单体浓度、乳化剂、引发剂用量、聚合时间和聚合温度等条件的准确控制,成功地合成出微球粒径为162-317nm的PS胶体晶体,并相应地得到孔径为102-220nm的3DOM-SiO_2材料。 以表面氨基化的3DOM-SiO_2,即3DOM-SiO_2-NH_2为载体,制备固定化脂肪酶。通过对影响固定化反应各个因素的考查,并确定反应的最适宜温度、pH值和热稳定性的工艺条件。 最后利用固定化脂肪酶催化橄榄油水解的反应,考查固定化脂肪酶的最佳催化条件,并与游离酶的对比。实验结果证明,固定化脂肪酶弥补了游离酶使用中的不足,回收使用5次之后仍表现出脂肪酶的活力。


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