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壳聚糖与丙烯腈接枝共聚物的制备及固定化酶的研究

袁春桃  
【摘要】: 壳聚糖与丙烯腈接枝共聚后所得的产物壳聚糖—g—丙烯腈,不溶于水,透气性好且无毒,是一种颇有广阔应用前景的固定化酶载体,可应用于固定化木瓜蛋白酶、果胶酶、胰蛋白酶等。由于固定化酶的独特优越性,对于啤酒、果酒等的除浊有一定的效果。壳聚糖与丙烯腈的接枝共聚,虽有研究报道,但其工艺条件尚存在有待研究改进的地方:而将壳聚糖—g—丙烯腈用于固定化酶及其应用于啤酒的澄清,目前还未见文献报道。本文研究内容图解如下:本文研究取得了以下结果: 1、引发剂体系的筛选:分别以接枝率(G%)、接枝效率(E%)、酶固定率(%)三个因素作为考察指标,对H_2O_2—NH_2OH·HCl,K_2S_2O_8—NaHSO_3和Cu~(2+)—壳聚 糖---。O。H种引发剂体系进行了筛选,权衡得失、利弊,最后得出 K。S。O厂刊aHSO; 为最优的引发剂体系。用该引发剂体系引发壳聚糖与丙烯睛接枝共聚反应,不仅 接枝率(%)、接枝效串(%)、酶固定率(%)高,重现性好,而且后处理简便, 价格较Ce4”引发剂便宜。用KAOmpSO3作为壳聚糖与丙烯睛接枝共聚反应的 弓泼剂,目前还末见文献报道。 2、采用七因素六水平(Ue)的均匀设计实验法,分别以接枝效率(%)和酶固定率 (%)作为壳聚糖与丙烯睛接枝共聚反应的优化工艺条件的考核指标,筛选出了该 反应的最优工艺条件:()、以 E%为考核指标的最优工艺条件:壳聚糖浓度(w/w) 3.35%,AN/chi=7,ChUK。S。O。一6,NaHSO。IKS。Os=0.538(三个比值为物质的量 之比,下同),反应时间3.sh,反应温度40’C,乙酸浓度为2%。(2)、以酶固 定宰(%)为考核指标的最优工艺条件:壳聚糖浓度(w/w)1.45%,AN/chi=10.5, Chil。S。O。一 6,NaHSO。M。S。Os=0.538,反应时间3.sh,反应温度40’C,乙酸 浓度为5%。在最优工艺条件下,实验结果分别为:(l)G%:195二9%,E%: 92二4%,酶固定率(%):74.63%;()G%:200.79%,E%:79.19%,酶固 定率(%):80.83%。与郑良华等人的报道相比,不仅 G%、E%增大,而且反应 时间缩短了1.sh,反应温度降低了20℃。显然该工艺条件可以节约能耗,降低成 本。将均匀设计法应用于壳聚糖的接枝共聚研究,目前还未见文献报道。 3、分别用IR、SEM、X一衍射、DTA、DTG等现代物理方法,比较系统地表征了壳 聚糖一g一丙烯睛的结构c 4、应用h(‘)正交实验法,研究了壳聚糖一g一丙烯睛固定木瓜蛋白酶的工艺条件, 得出其最佳工艺条件:PH值为 8,吸附时间为 12h,离子强度为(C。。川刀5 mol·L“’, 酶量为 50mg/g载体这,与单因素实验所得结果相一致。在此条件下制得的固定化 酶的活性最高,蛋白质分解率为62.53%,如此高的活性目前还未见文献报道。 5、研究了固定化木瓜蛋白酶的性质,研究表明:固定化酶的最适PH为8,比游离酶 的最适 PH(7)高一个单位;固定化酶的最适温度为 65℃,比游离酶(65℃)高 st;固定化酶的热稳定性较游离酶好,最适温度下的半衰期为 22.45 h约为游离 酶门0.47h)的2倍:在70℃连续加热9 h后,固定化酶的活力保持在91%,而游 离酶的活力只有61%;米氏常数(KIn)的测定表明,固定化酶的I{In约为游离酶的 KIn的1/4,这说明固定化酶对底物的亲活力大大增加c以上固定化酶的最适PH、 温度以及热稳定性、半衰期、n等表明,壳聚糖一g一丙烯睛是一种优良的固定化 酶载体,目前还未见相关文献报道。 6、研究了环境条件对固定化木瓜蛋白酶活性的影响,在15’C和30’C下分别对固定化 酶不同保存条件进行了研究,同时以游离酶作为对照,研究结果表明,固定化酶、 游离酶在密封、避光的条件下保存效果最好,而温度(15C,30’C)的影响并不 明显。在此条件下,固定化酶的半衰期为36天,而游离酶的半衰期则为25天。 因此,固定化酶比游离酶易于保存。 7、初步应用研究表明:固定化酶对于啤酒的低温浑浊有一定的澄清作用c用固定化 酶处理的啤酒浊度有所下降;冷藏(4’C)70天后无冷浑浊现象发生,色略淡但保 持了啤酒原有的风味。


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