载酶胶体体的制备及催化性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文载酶胶体体的制备及催化性能研究论文作者：王云学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：生物化工指导教师：高静职称：教授姜艳军教授资助基金项目：国家自然科学基金（No.21306039,21276060,21276062）；天津市应用基础研究计划重点基础研究项目（16JCYBJC19800）；河北省自然科学基金（B2015202082，B2016202027）。DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofBiochemicalEngineeringC

2、ONSTRUCTIONOFBIOCATALYTICCOLLOIDOSOMEANDRESEARCHOFTHECATALYTICPERFORMANCEByYunWangSupervisor:Prof.JingGaoandProf.YanjunJiangMay2017ThisworkwassupportedbytheNationalNatureScienceFoundationofChina(Nos.21276060,21276062and21306039),theTianjinResearchProgramofApplicationFoundationandAdvancedTechnology(

3、16JCYBJC19800)andtheNaturalScienceFoundationofHebeiProvince(B2015202082andB2016202027).摘要以Pickering乳液为基础的胶体体结构在应用于固定化酶方向引起广泛关注。本论文基于Pickering乳液、利用Grubbs催化剂的催化作用促使乳液内相聚合构建固芯的新型载酶胶体体结构，并进行催化性能研究，主要研究内容如下：（1）基于载酶四氧化三铁粒子的胶体体（CALB@CM-Fe）构建及催化性能研究。CALB@CM-Fe蛋白负载量为76mg/gsupport，比酶活为13U/mgsupport。将CALB@CM-

4、Fe置于50oC条件下孵化6h后，仍保持初始活性的60.54%，远高于相同条件下N435（33.66%）和游离酶（8.01%）的酶活保留率。进一步考察了CALB@CM-Fe的有机溶剂耐受性，相比于N435和游离CALB，无论在非极性溶剂（环己烷）中还是在极性溶剂（叔丁醇）中，CALB@CM-Fe均能表现出良好的耐受性。对CALB@CM-Fe的机械稳定性和储藏稳定性进行了考察，结果显示，固定化酶体系均能体现出良好的稳定性。通过酯化反应，证明CALB@CM-Fe具有良好的应用多样性。（2）基于载酶枝状孔硅微球的胶体体（CALB@CM-Si）构建及催化性能研究。利用新型枝状孔硅微球成功构建了CAL

5、B@CM-Si，研究发现，CALB@CM-Si的蛋白负载量为166.3mg/gsupport，比酶活为209.6U/mgsupport。相比于CALB@CM-Fe体系，CALB@CM-Si的多项稳定性均得到了提高。CALB@CM-Si浸泡在叔丁醇中96h后，酶活为初始酶活的105.6%，优于相同条件下CALB@CM-Fe的酶活（94.07%）。经过196h震荡之后，CALB@CM-Si保留67.65%的初始活性，高于CALB@CM-Fe的酶活保留率（49.02%）显示出优良的机械稳定性。比较两者的储藏稳定性，经过30天的储藏后，CALB@CM-Si的酶活保留率（84.32%）略高于CALB@

6、CM-Fe体系（82.15%）。当CALB@CM-Si应用在不同链长的脂肪酸和醇类的酯化反应时，CALB@CM-Si表现出明显高于游离酶和CALB@CM-Fe的催化有机相酯化反应的能力。（3）基于载酶枝状孔硅微球的胶体体固定化酶催化合成碳酸甘油酯。经过一系列优化试验后，得到以CALB@CM-Si为催化剂合成碳酸甘油酯的最优条件：在无溶剂反应体系中，最适底物摩尔比Gly:DMC=1：40，最适CALB@CM-Si用量为1wt%，反应温度为50oC，添加非离子表面活性剂曲拉通-100(10v/v%)对促进碳酸甘油酯合成略有帮助，反应时间为24小时。在上述条件下，甘油转化率为94.25%，碳酸甘油

7、酯的产率为78.08%。重复使用7次后，碳酸甘油酯的产率仍能达到58.82%，远高于相同条件下N435为催化剂的产率（21.08%），证明CALB@CM-Si可以作为一种优良的生物催化剂用于碳酸甘油酯的合成。关键字：胶体体，脂肪酶，碳酸甘油酯，枝状孔二氧化硅，酯化IIIABSTRACTColloidosome,aninterestingmicrocapsulethatwasproducedfromPicker