功能化磁性載體的制備及其固定化脂肪酶研究.pdf

1、從上世紀(jì)六十年代以來，酶的固定化技術(shù)發(fā)展十分迅速，作為固定化酶技術(shù)的重要組成部分，載體材料的結(jié)構(gòu)及性能在很大程度上直接影響著所得固定化酶的催化活性及操作穩(wěn)定性，成為固定化酶技術(shù)研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容。本學(xué)位論文較為系統(tǒng)地綜述了酶的固定化方法、載體材料的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，著重介紹了磁性載體材料的發(fā)展，由此設(shè)計(jì)和制備了三種新型反應(yīng)性固定化酶磁性載體，并將其用于脂肪酶的固定化研究。具體來說，論文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究和探索： 1.通過

2、對(duì)納米顆粒制備機(jī)理的分析，采用化學(xué)共沉淀法，制備了粒徑約為15nm，比飽和磁化強(qiáng)度為58.9emu/gFe3O4，具有超順磁性的Fe3O4納米粒子。 2.使用正硅酸乙酯(TEOS)的水解-縮聚將Fe3O4納米粒子包裹，得到了表面含有硅羥基的Fe3O4/SiOx復(fù)合粒子，考察了正硅酸乙酯的用量對(duì)Fe3O4/SiOx復(fù)合粒子的影響。以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)對(duì)包裹后的復(fù)合粒子進(jìn)行表面改性，從而在其表面引入氨基，制備得到了F

3、e3O4/SiOx-APTS載體，對(duì)載體的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征分析。該載體擁有較小的粒徑(30-50nm)，較高的比飽和磁化強(qiáng)度(28.3emu/g載體)，表現(xiàn)出優(yōu)越的磁響應(yīng)性。然后選用戊二醛為雙功能試劑，采用兩種不同的策略實(shí)現(xiàn)了脂肪酶的固定化。優(yōu)化了固定化條件，考察了固定化脂肪酶的熱穩(wěn)定性和重復(fù)使用性。結(jié)果表明，兩種策略對(duì)脂肪酶的固定化都是有效的，得到了較高的活力回收，改善了脂肪酶的熱穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了酶的簡(jiǎn)單、快速分離回收和重復(fù)使用。相

4、比較而言，策略FSA-2在固定化脂肪酶方面更具有優(yōu)勢(shì)。 3.使用油酸對(duì)Fe3O4納米粒子進(jìn)行疏水性改性，有效地改善了Fe3O4納米粒子與有機(jī)單體的相容性。選用甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和醋酸乙烯酯(VAe)為單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)為交聯(lián)劑，在有致孔劑和油酸改性的Fe3O4納米粒子存在下進(jìn)行懸浮聚合，制備了多孔磁性環(huán)氧基高分子微球。主要考察了OA-Fe3O4的加入量對(duì)微球磁性能的影響，并對(duì)微球的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行

5、了表征分析。所制備的磁性微球平均粒徑為80μm左右，表面多孔，比飽和磁化強(qiáng)度為7.61emu/g微球，無剩磁和矯頑力，表現(xiàn)出優(yōu)越的磁響應(yīng)性，能快速簡(jiǎn)單地從溶液中分離。然后以磁性環(huán)氧基高分子微球?yàn)檩d體，實(shí)現(xiàn)了對(duì)脂肪酶的固定化?？疾炝宋⑶虼冀馇昂髮?duì)固定化酶活力回收的影響，結(jié)果表明醇解后，微球親水性的增加有利于酶的固定化。同時(shí)還考察了固定化脂肪酶的最佳催化條件、熱穩(wěn)定性、變性劑耐受性、重復(fù)使用性和動(dòng)力學(xué)常數(shù)。結(jié)果表明，雖然固定化酶對(duì)底物的親和

6、力有所降低，但是其對(duì)熱、交性劑的穩(wěn)定性均優(yōu)于游離酶，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了酶的簡(jiǎn)單、快速分離回收和重復(fù)使用。 4.使用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)對(duì)Fe3O4納米粒子表面進(jìn)行了化學(xué)改性，在改善了其與有機(jī)單體相容性的同時(shí)，在其表面引入了具有反應(yīng)活性的乙烯基基團(tuán)。通過甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(MATAC)的聚合，將改性的Fe3O4納米粒子進(jìn)行包裹，制備了磁性Fe3O4/P(GMA-MATAC)復(fù)合載體，同時(shí)

7、賦予載體正電荷和具有反應(yīng)活性的環(huán)氧基。主要考察了乙烯基三乙氧基和引發(fā)劑的用量對(duì)磁性Fe3O4/P(GMA-MATAC)復(fù)合載體的影響，并對(duì)載體的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征分析。所制備的復(fù)合載體粒徑約為200-400nm，具有優(yōu)異的分散性，較高的比飽和磁化強(qiáng)度(27.3emu/g載體)，無剩磁和矯頑力，表現(xiàn)出優(yōu)越的磁響應(yīng)性，能快速簡(jiǎn)單地從溶液中分離。以合成的磁性高分子復(fù)合載體對(duì)脂肪酶進(jìn)行了固定化研究，優(yōu)化了固定化條件，同時(shí)考察了固定化脂肪酶的熱