丙烯腈-馬來酸共聚物膜與脂肪酶的固定化.pdf

1、丙烯腈/馬來酸共聚物中空纖維膜表面帶有活性基團—羧基，適合用作酶固定化的載體材料。但是作為一種合成聚合物，這種膜材料存在著生物相容性較差等缺點，使得酶分子與載體材料間會產(chǎn)生非生物特異性相互作用，從而導(dǎo)致酶的失活。為了提高固定化酶的活性，本論文采用表面仿生修飾的方法，將天然大分子殼聚糖和明膠分別引入到丙烯腈/馬來酸共聚物中空纖維膜表面，在膜材料表面構(gòu)建仿生修飾層，為脂肪酶(來源于Candidarugosa)營造一種生物友好的微環(huán)境，使酶的

2、活性提高。另一方面，通過靜電紡絲技術(shù)制備了丙烯腈/馬來酸共聚物納米纖維膜，并以其作為脂肪酶的固定化載體，利用其極高的比表面積，提高固定化酶的載酶量。最后，將這兩種方法進行有機結(jié)合，即用天然大分子殼聚糖和明膠分別修飾丙烯腈/馬來酸共聚物納米纖維膜，并探討其作為脂肪酶固定化載體材料的特點。具體內(nèi)容如下： 制備了丙烯腈/馬來酸共聚物中空纖維膜，用碳二亞胺法活化膜表面羧基，在載體與酶分子之間形成共價鍵，實現(xiàn)了脂肪酶的固定化。分別研究了固

3、定化對脂肪酶在水相介質(zhì)和正庚烷中的催化活性、反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)和穩(wěn)定性的影響。發(fā)現(xiàn)，與自由酶相比，在水相介質(zhì)中，固定化酶的活性下降，酶活性保留值為33.9％；在正庚烷中，固定化酶的活性增加，酶活性保留值為114％。固定化酶的載酶量為53.7±1.4mg/m2。固定化后，酶的穩(wěn)定性明顯提高，其中在50℃下處理120min后，固定化酶仍有62％的活性。 將殼聚糖用碳二亞胺法引入到丙烯腈/馬來酸共聚物中空纖維膜的表面，用全反射傅立葉變換紅

4、外光譜(ATR/FT-IR)和X-射線光電子能譜(XPS)表征了膜材料表面的化學(xué)變化。分別用戊二醛法和吸附法兩種方法將脂肪酶固定于殼聚糖修飾的膜材料表面，研究了殼聚糖修飾對固定化脂肪酶活性、載酶量、反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)和穩(wěn)定性的影響。結(jié)果顯示，殼聚糖修飾后，膜材料表面生物相容性得到改善，固定化酶的活性提高：戊二醛法為44.5％，吸附法為54.1％。固定化酶的載酶量：戊二醛法為66.5±1.8mg/m2，吸附法為31.2±1.6mg/m2。兩種

5、固定化酶都表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性，其中熱穩(wěn)定性：戊二醛法為65％，吸附法為38％。 將明膠用碳二亞胺法引入到丙烯腈/馬來酸共聚物中空纖維膜的表面，用ATR/FT-IR和XPS表征了膜材料表面的化學(xué)變化。用戊二醛法固定脂肪酶，研究了明膠修飾對固定化脂肪酶活性、載酶量、反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)和穩(wěn)定性的影響。結(jié)果顯示，明膠修飾后，由于膜材料生物相容性的改善及明膠結(jié)構(gòu)上的特點，固定化酶的活性提高為49.2％。固定化酶的載酶量為54.6±1.5mg/

6、m2，熱穩(wěn)定性為66％。 通過靜電紡絲技術(shù)制備了丙烯腈/馬來酸共聚物納米纖維膜，用掃描電鏡(SEM)表征了紡絲液粘度和電壓對納米纖維直徑的影響。用碳二亞胺法將脂肪酶固定于納米纖維膜材料表面，研究了膜材料物理結(jié)構(gòu)改變對固定化脂肪酶活性、載酶量、反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)和穩(wěn)定性的影響。發(fā)現(xiàn)，由于納米纖維膜具有極高的比表面積，固定化酶的載酶量顯著增加，為21.2±0.71mg/g。同時，由于底物傳質(zhì)阻力的降低，固定化酶的活性也有所提高，為37.

7、6％。固定化酶的穩(wěn)定性較好，其中熱穩(wěn)定性為63％。 將天然大分子殼聚糖和明膠用碳二亞胺法分別引入到丙烯腈/馬來酸共聚物納米纖維膜的表面。用戊二醛法將脂肪酶固定于殼聚糖和明膠修飾的膜材料表面，研究了殼聚糖和明膠修飾對固定化脂肪酶活性、載酶量、反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)和穩(wěn)定性的影響。結(jié)果顯示，固定化酶的活性和載酶量都較高，分別為殼聚糖修飾膜的45.6％和22.5±0.75mg/g，明膠修飾膜的49.7％和20.7±0.75mg/g。固定化酶的