磁性殼聚糖復(fù)合微球固定化果膠酶及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、果膠酶是分解植物主要成分之一果膠質(zhì)的酶類(lèi)，主要應(yīng)用于果汁果酒行業(yè)。但是由于液態(tài)酶用量大，成本較高，加上精制困難，保存期短，難以回收，影響了其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。固定化酶可以在一定程度上彌補(bǔ)這一缺陷，同時(shí)還可減少外源物質(zhì)的污染。但果膠物質(zhì)在植物細(xì)胞壁中并不單獨(dú)存在，它通常與纖維素互相結(jié)合，果膠酶沒(méi)有纖維素酶的協(xié)同作用，不能破解纖維素構(gòu)成的致密保護(hù)結(jié)構(gòu)，因此對(duì)果膠質(zhì)的水解便會(huì)削弱。 目前對(duì)果膠酶的固定化雖然已有所研究，但以磁性載體對(duì)

2、果膠酶的固定化研究較少，對(duì)果膠酶和纖維素酶的共固定化更鮮見(jiàn)報(bào)道。本文以自制的磁性殼聚糖復(fù)合微球作為載體對(duì)果膠酶進(jìn)行了固定化；并對(duì)其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，為固定化酶催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及操作條件的確定提供良好的理論依據(jù)，為固定化酶在工業(yè)化生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用提供一個(gè)可靠的技術(shù)參考，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)根據(jù)果膠酶和纖維素酶的協(xié)同效應(yīng)，應(yīng)用聯(lián)合固定化技術(shù)對(duì)雙酶的共固定化進(jìn)行了初步探索，為這兩種酶開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。其主要研究結(jié)果如下： 1

3、、試驗(yàn)首先通過(guò)化學(xué)共沉淀法合成了納米級(jí)Fe<,3>O<,4>粒子，并將其作為磁核利用乳化交聯(lián)法制備出磁性殼聚糖復(fù)合微球，利用TEM、SEM、FT-IR、激光粒度儀及紫外分光光度計(jì)等分別對(duì)微球的粒徑、形貌、結(jié)構(gòu)、粒度分布和磁響應(yīng)性進(jìn)行了表征。結(jié)果表明所制得的磁性殼聚糖微球的粒徑在50nm，分布較窄，且呈規(guī)則的球形，紅外光譜測(cè)定了微球的特征官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，且表明己包覆了Fe<,3>O<,4>粒子，分光光度法表明磁性微球具有很強(qiáng)的磁響應(yīng)性，是一種

4、固定化酶的優(yōu)良載體。 2、通過(guò)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，得到pH、溫度、產(chǎn)物濃度、底物濃度對(duì)酶催化反應(yīng)速度均有較大的影響，且產(chǎn)生了產(chǎn)物抑制和高濃度底物抑制作用。并求出了固定化果膠酶的米氏常數(shù)K’<,m>=2.67，游離酶的米氏常數(shù)K<,m>=2.25，即固定化酶對(duì)底物的親和力減小，這可能與固定化載體殼聚糖的空間障礙和擴(kuò)散限制影響有關(guān)；同時(shí)求取產(chǎn)物抑制常數(shù)和底物抑制常數(shù)分別為K<,is>=0.234和K<,iP>=0.386，并得到了產(chǎn)

5、物抑制和底物抑制下的速率方程。 3、通過(guò)研究分配效應(yīng)、外擴(kuò)散限制及內(nèi)擴(kuò)散限制對(duì)固定化酶反應(yīng)系統(tǒng)的影響，給出了各因素影響下的動(dòng)力學(xué)模型。 4、利用吸附法對(duì)果膠酶和纖維素酶進(jìn)行共固定化試驗(yàn)，優(yōu)化了共固定化的條件，即戊二醛濃度為5％、兩酶量比例為3：2、吸附時(shí)間為6h。并通過(guò)對(duì)游離態(tài)的和共固定化后的兩酶的酶學(xué)性質(zhì)對(duì)比得到：共固定化后兩酶的最適溫度升高；最適pH值降低，且范圍拓寬；熱穩(wěn)定性均有所提高；果膠酶半衰期為45天，纖維素