樹木纖維素載體固定化酶的制備及其性質研究.pdf

1、固定化酶技術是上世紀六十年代以來興起的一類生物催化技術，它可以提高酶的穩(wěn)定性，又能夠回收后反復利用，其產物對環(huán)境的污染也相對較小。由于其在保證綠色生產的同時還降低了能源及成本的消耗，因而深受食品、醫(yī)藥、紡織、化工等行業(yè)的歡迎。
　　固定化酶性質的好壞取決于固定化酶載體和制備方法的選擇。優(yōu)質的載體應滿足以下條件：首先應具有優(yōu)異的通透性，以滿足固定化過程中酶與載體的充分接觸。其次應具有較強的固定化能力，以提高固定化過程中酶與載體之間的

2、結合能力。再者載體應具有較好的穩(wěn)定性，以保證在固定化或催化過程中其不與底物或產物發(fā)生反應。
　　樹木纖維素是一種含有大量羥基的天然高分子材料。因其含有易于接枝改性的羥基以及改性后易于與酶共價結合的性質等優(yōu)點，所以在對酶分子的固定化方面有著較大的應用前景。
　　本文以木材加工廢棄物粉末即木質纖維素為原材料，通過化學法制備出四種不同種類（泡桐、楊樹、香椿、槐樹）的樹木纖維素材料，并對它們的微觀結構進行了表征。將四種材料作為載體固

3、定木瓜蛋白酶和果膠酶。通過研究載體的微環(huán)境和固定化條件對固定化酶效率的影響規(guī)律，細致評價了木瓜蛋白酶和果膠酶的固定化性質及穩(wěn)定性，比較了不同載體的固定化效果。
　　本文采用化學法（NaOH、H2O2的混合液以及乙酸、NaClO2的混合液）處理四種木質纖維素原料，考察了木質素和半纖維素的脫除效果，并對所提取的樹木纖維進行接枝改性，將2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪中的鹵素引入到其中。一方面，成功提取出純度較高的樹木纖維素，另一方面

4、，利用NaOH對纖維素的溶脹作用以及引入的鹵素來實現載體比表面積增大的目標，成功的制備出比表面積明顯增大改性樹木纖維素載體。
　　采用SEM、氮氣吸脫附法和FTIR對載體的微觀結構和表面性能進行了表征。結果表明，制備出的樹木纖維素載體具有大量的納米級小孔和微米級大孔，這將非常有利于酶與載體的充分接觸。改性后的樹木纖維素與天然的木質纖維素相比，纖維斷裂處變得卷曲圓鈍，表面雜質明顯減少，細胞壁和胞間層的孔隙增加，部分阻塞的紋孔和毛細管

5、道被打開，且比表面積明顯增大，這將有利于提高酶的固定化效率。從對FTIR分析中可知，樹木纖維素中的木質素和半纖維素已經部分被溶解掉，同時，2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪中的鹵素已經成功的被引入到載體樹木纖維素中，有利于載體在制備固定化酶時直接與酶的氨基、酚羥基或者巰基等進行共價結合。
　　木瓜蛋白酶及果膠酶的固定化結果表明，固定化效果與載體的硬度相關，結構疏松的軟木載體的固定化效果要高于結構致密的硬木載體。因此，軟木泡桐的固定

6、化效果最佳，即在pH7.5、45℃下固定24h且最佳給酶量為16mg/mL的情況下酶活力可高達81.1U，其酶活力回收率為63.4%，最適pH向堿性方向偏移0.5個單位，最適溫度提高了10℃，連續(xù)操作6次后的相對酶活力為73.9%，4℃下保存30d的剩余酶活力仍超過95%。與游離酶相比，固定化木瓜蛋白酶的熱穩(wěn)定性、酸堿穩(wěn)定性、操作穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性均有了顯著提高。
　　通過對固定化果膠酶的性質研究可知，四種樹木纖維素載體中，以軟木