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壳聚糖微球的制备及其固定化酶的研究

段玮  
【摘要】:壳聚糖是从废弃的虾、蟹壳中提取的一种氨基多糖(2-氨基-2,4-β-葡聚糖),是天然存在的唯一碱性多糖,呈网状结构,其来源丰富、价廉,制备简单,经改性后化学性质稳定,耐热、耐酸碱及有机试剂,具有良好的机械性能,同时具有良好的生物兼容性和适应性,可天然降解,降解产物亦无毒,是固定酶的良好载体,在医药、食品及工业领域有着广阔的应用前景,真正实现变废为宝。 目前壳聚糖作为固定化酶载体有以下几种形态:微球、薄膜、纳米颗粒、无定型颗粒,而应用最多的是微球,可装柱应用于亲和吸附和筛选,制备方法多也较成熟,但目前制备过程仍存在以下不足,如反相悬浮法制备的交联壳聚糖微球表面光滑,可用酶固定化面积小、酶固定化效率低;NaOH离子凝胶法制备的未交联壳聚糖微球,用于酶固定化的报道最多,表面及内部均呈多孔状态,比表面积大,制备过程未添加任何有毒试剂,且因未进行任何化学改性可最大程度保留壳聚糖本身的氨基和羟基,但用注射器手工敲球球形尺寸偏大,球形粒度不均一,耗时耗力,不进行交联处理会酸溶,因此为了扩大壳聚糖用于酶固定化的范围,提高酶固定化效率,有必要对现有制球方法进行改进和创新。 本论文主要研究工作如下: 1.采用壳聚糖为原料,戊二醛为交联剂,通过反相悬浮法制备出形态均匀的壳聚糖微球,考察了操作条件对合成微球性能的影响,并用红外光谱、扫描电镜、电子显微镜表征其结构。由于合成的壳聚糖微球表面光滑,可用于酶固定化的面积较小,所以对已合成的壳聚糖微球进行酸刻蚀处理,并进行二次交联,考察酸刻蚀对脂肪酶的固定化效率的影响。结果表明:反向乳化交联可制备出耐酸碱性好、机械强度高的壳聚糖微球;经酸处理的壳聚糖微球,表面粗糙,脂肪酶固定化效率提高近41%。 2.通过反相悬浮法,以二氧化硅为致孔剂,用氢氧化钠溶解并腐蚀二氧化硅可成功制备孔径可控的多孔壳聚糖微球。用红外光谱、扫描电镜、电子显微镜表征其结构,考察所得多孔微球的物化性质,优化制备及致孔过程中各种影响因素,测定各种条件下制备的微球固化酶活力及固定BSA的量。结果表明:二氧化硅可成功致孔,微球比表面积大大提高,其中氢氧化钠的浓度、溶解温度对致孔结果影响较大。 3.将反相悬浮法与溶胶凝胶法结合,即由反相悬浮法得到壳聚糖的油包水微粒,随后快速将其倒入含高浓度氢氧化钠的凝结液中,遂可得到高孔隙率的壳聚糖凝胶微球。用红外光谱、扫描电镜、电子显微镜表征其结构,考察制备过程中各项影响因素,并将该球与注射器制球法进行酶固定化的比较。结果表明:用该法制备的微球大小可控,浓度可控,酶固定化效率高于注射器滴入法,故该法可替代手工敲制凝胶微球的过程,并可实现工业化生产,用于酶的固定化。


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