蛋白包覆微晶固定化脂肪酶的制备及应用

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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蛋白包覆微晶固定化脂肪酶的制备及应用论文作者：冯凯学生类别：硕士学科门类：工科学科专业：生物工程指导教师：高静职称：教授姜艳军教授潘嘉伟高工资助基金项目：国家自然科学基金（No.21276060,21276062）；天津自然科学基金（13JCYBJC18500）；河北自然科学基金（B2015202082）；河北省高等学校科学技术研究重点项目（YQ2013025）。DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnolog

2、yforTheMasterDegreeofBiochemicalEngineeringPREPARATIONANDAPPLICATIONOFPROTEINCOATEDMICRO-CRYSTALSBySupervisor:Prof.GaoJingProf.JiangYanjunSn.Engr.PanJiaweiApril2016ThisworkwassupportedbytheNationalNatureScienceFoundationofChina(Nos.21276060,21276062),theNatu

3、ralScienceFoundationofTianjin(13JCYBJC18500),theNaturalScienceFoundationofHebeiProvince(B2015202082),theScienceandTechnologyResearchProjectforCollegesandUniversitiesinHebeiProvince(YQ2013025).摘要蛋白包覆微晶技术是近些年新发展的一种固定化酶技术，该技术利用酶分子与可结晶物质快速脱水析出的方法制备固定化酶。本论文以脂肪酶为模

4、型酶，利用蛋白包覆微晶技术与交联酶聚集体、分子印迹等技术相结合，制备新型固定化脂肪酶，显著提高了脂肪酶的活性和稳定性。将固定化脂肪酶用于催化麻疯树油和乙醇制备生物柴油的反应，主要研究内容如下：第一部分，研究蛋白包覆微晶固定化脂肪酶（PCMC）的制备和性质，并用于催化麻疯树油合成生物柴油。通过研究确定以K2SO4为赋形剂、丙酮为脱水剂制备固定化脂肪酶PCMC。在40oC异辛烷中浸泡72h后，PCMC活性还保持初始活性的70%；在80oC的异辛烷中浸泡4h后，PCMC活性为初始活性的81%；通过催化月桂酸与正辛醇的

5、酯化反应，考察了脂肪酶PCMC的酯化性能，重复使用9次后，月桂酸转化率仍在61%以上。进一步优化了脂肪酶PCMC催化麻疯树油制备生物柴油的反应条件，得到的最佳条件如下：正己烷为溶剂，麻疯树油与正己烷摩尔比为1:2，醇油比为4:1，酶用量为20%（基于麻疯树油质量），反应温度为50oC，反应时间12h。该条件下，生物柴油的最高产率为94%。第二部分，研究了交联蛋白包覆微晶固定化脂肪酶（CLPCMC）的制备和性质，并将CLPCMC应用于催化麻疯树油合成生物柴油。通过研究确定以苯醌为交联剂，交联剂浓度为10mM，交联

6、时间为2h。进一步考察了CLPCMC的稳定性，在40oC异辛烷中浸泡72h，活性仍可保持初始活性的98%；在80oC异辛烷浸泡4h后，活性为初始活性的90%。将CLPCMC用于催化月桂酸与正辛醇的酯化反应，重复使用11次，月桂酸转化率仍可达到78%。进一步优化了脂肪酶CLPCMC催化麻疯树油制备生物柴油的反应条件，确定生物柴油的最优制备条件为：溶剂为正己烷，麻疯树油与正己烷摩尔比为1:2，醇油比为4:1，酶用量为20%（基于麻疯树油质量），反应温度为50oC，反应时间12h。该条件下生物柴油的最高产率为93%，

7、重复使用7次后，生物柴油的产率为59%。第三部分，研究了交联印迹蛋白包覆微晶固定化脂肪酶（IM-CLPCMC）的制备及性质。通过研究，确定以正癸酸为印迹分子制备IM-CLPCMC。与CLPCMC相比，IM-CLPCMC的催化活性提高53.8%。考察了IM-CLPCMC的在有机溶剂中的稳定性，在40oC异辛烷中浸泡120h，活性仍可保持初始活性的82%；在70oC异辛烷中浸泡4h后，活性为初始活性的72%。将IM-CLPCMC用于催化麻疯树油合成生物柴油的反应，进一步确定了最优反应条件如下：醇油摩尔比为4:1，反

8、应温度40oC，麻疯I树油与正己烷摩尔比为1:2，IM-CLPCMC酶用量为20%（基于麻疯树油质量），反应时间8h，该条件下生物柴油的最高产率为95%。关键词：蛋白包覆微晶，脂肪酶，交联酶聚集体，生物分子印迹，生物柴油IIABSTRACTArapidandconvenientmethodforenzymeimmobilizationhadbeendevelopedrecentlyus