磁性載體的制備及其固定化纖維素酶的研究.pdf

1、近些年，固定化酶技術(shù)已經(jīng)成為提高酶分子催化活性、穩(wěn)定性及重復(fù)使用性能的必要手段。纖維素酶能夠水解纖維素生產(chǎn)生物乙醇，但其成本昂貴，催化效率低。因此，磁性載體固定化纖維素酶是提高其穩(wěn)定性及循環(huán)利用性的有效途徑。本文制備了一系列磁性載體，用不同的方法固定化纖維素酶，并研究固定化纖維素酶的性能。
　　1．選用油酸為表面改性劑，采用共沉淀法合成油酸包覆的Fe3O4磁性納米顆粒，然后加入高錳酸鉀溶液原位氧化得到表面羧基化的磁性納米載體(O–

2、Fe3O4)，通過靜電吸附法固定化CEA。運(yùn)用XRD、VSM、FT-IR對O–Fe3O4、CEA/O–Fe3O4進(jìn)行表征，考察固定化條件對 CEA/O–Fe3O4的固定化率及酶活的影響，并對CEA/O–Fe3O4的酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：O–Fe3O4磁性載體平均粒徑為8.9 nm，CEA/O–Fe3O4有較好的磁響應(yīng)性，飽和磁強(qiáng)度為39.98 emu·g-1；當(dāng)固定化時(shí)間為6 h、固定化pH值為4.8、酶濃度為2 mg/mL，固定

3、化效果最佳，固定化率為96.2％，酶活為1.22 IU/mg；CEA/O–Fe3O4的最適溫度為50℃，最適 pH值為4.2，與游離CEA相比，具有較強(qiáng)的耐熱性及 pH穩(wěn)定性；CEA/O–Fe3O4在溫度為60℃下保持3h，其相對酶活保持在48.3%。重復(fù)使用10次后，相對酶活為58.4%，可實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。
　　2．先采用共沉淀法制備 Fe3O4/ATP復(fù)合材料，然后通過靜電吸附合成CS/Fe3O4/ATP載體，選用GDA為交聯(lián)劑

4、，共價(jià)結(jié)合固定化 CEA。采用TEM、XRD、FT-IR、VSM測試技術(shù)對 CS/Fe3O4/ATP載體、CEA/CS/Fe3O4/ATP進(jìn)行表征分析，并對CEA/CS/Fe3O4/ATP的酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：Fe3O4均勻生長在 ATP的棒狀結(jié)構(gòu)上，CS通過靜電作用自組裝在 Fe3O4/ATP復(fù)合材料上；CS/Fe3O4/ATP載體與CEA/CS/Fe3O4/ATP飽和磁強(qiáng)度分別為35.19 emu·g-1和30.47 emu

5、·g-1；CEA/CS/Fe3O4/ATP的負(fù)載率為76.72%，負(fù)載量為126.63 mg/g，酶活為1.51 IU/mg；CEA/CS/Fe3O4/ATP最適反應(yīng)溫度為50℃，最適 pH值為4.8，與游離CEA相比，CEA/CS/Fe3O4/ATP的反應(yīng)溫度、pH值范圍更廣；CEA/CS/Fe3O4/ATP在60℃，保持3 h后，其相對酶活為32.4%，與游離CEA相比，其熱穩(wěn)定較高；固定化酶循環(huán)使用10次后，相對酶活保持在23.3

6、%，糖化率為下降至25%左右。
　　3．以CEO為臨時(shí)模板占據(jù)CEA的活性位點(diǎn)，制備CEO/CEA/CS/Fe3O4。然后，原位水解和洗脫 CEO模板得到 CEA/CS/Fe3O4。運(yùn)用TEM、XRD、FT-IR及VSM表征分析 CS/Fe3O4載體及 CEA/CS/Fe3O4，進(jìn)一步對 CEA/CS/Fe3O4的酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果表明：CEO/CEA/CS/Fe3O4中的CEO模板被完全水解、洗脫，形成了具有網(wǎng)格式、膨脹疏松

7、、柔性結(jié)構(gòu)的 CEA/CS/Fe3O4；CEA/CS/Fe3O4具有超順磁性，飽和磁強(qiáng)度為24.6 emu/g；CEA/CS/Fe3O4的負(fù)載率為50.19%，負(fù)載量為202.63 mg/g，酶活為3.53 IU/mg；CEA/CS/Fe3O4最適反應(yīng)溫度為50℃，最適反應(yīng) pH值為4.8，與游離 CEA比較，CEA/CS/Fe3O4具有更好的耐熱性和pH穩(wěn)定性；CEA/CS/Fe3O4在60℃下，保持9 h后，相對酶活保持76.1%；