修饰纤维素酶生物催化对薯蓣皂苷元转化的影响研究

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1、天津大学硕士学位论文修饰纤维素酶生物催化对薯蓣皂苷元转化的影响研究姓名：李滨县申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张裕卿20070101中文摘要进入2l世纪以来，随着化石资源与能源短缺、环境危机目益加剧，人类必须对传统的基于化学过程的物质加工模式(化学加工或化学制造)进行革命性转变，转向以生物可再生资源为原料的、环境友好的、高效的生物加工或生物制造模式。生物催化技术成为绿色化学与绿色化工发展的重要手段之一，它的发展必将对医药、能源、农业、食品、生命科学等领域产生巨大的影响。天然酶具有蛋白质的特性，在催化底物的过程中，受到环境和其它条件的影响，容易变性失活，降低催化效率。在天然产物有效

2、成分的提取转化中应用最广泛的生物催化剂一纤维素酶，由于热作用及酶与底物之间的吸附脱附作用，变得极不稳定，纤维素酶活性的稳定化成为亟需解决的问题之一。本文选用三聚氯氰活化聚乙二醇(PEG)和单甲氧基聚乙二醇(MPEG)，活化PEG和活化MPEG作为修饰剂，修饰天然纤维素酶，制备了不同分子量不同修饰度的修饰纤维素酶。通过实验发现，PEG．纤维素酶、MPEG．纤维素酶和天然纤维素酶均符合米氏酶的特性，并且米氏常数‰的关系为PEG．纤维素酶

3、用PEG2000修饰的修饰度为49％的修饰酶具有较高的热稳定性，同时修饰酶的稳定性均高于天然酶的稳定性，PEG修饰酶稳定性高于MPEG修饰酶。修饰酶还表现出具有和天然酶相同的适宜催化温度和pH。将修饰酶应用于盾叶薯蓣中薯蓣皂苷元的提取转化，所得产品的质量和纯度都较高，催化效果优于阶梯生物催化。高效液相色谱分析产品纯度高达97．28％。并且修饰酶催化工艺中酸的用量得到了减小，降低了废物排放和环境污染。本文还对PEG修饰酶的稳定性机理作了初步探讨，对PEG能够提高纤维素酶的稳定性机理从亲水性憎水性、吸附脱附、分子热动能理论上进行了深入分析。关键词：生物催化；纤维素酶；化学修饰；薯蓣皂苷元；聚乙

4、二醇；热稳定性；盾叶薯蓣；米氏常数ABSTRACTAlongwiththepetrochemicalresourcesandtheenergycrisis，environmentandthesocietyerisisbecomesworseincreasingly,itisimportanttochangethetraditionalchemicalmanufacturingwhichbasedonchemicalprocesstotherecycled，less-polluted,efficientbiologicalprocess．Thebiocatalysishasbecomeone

5、oftheimportantmethodsfordevelpomentofthegreenchemistryandgreenchemicalengineering，anditsdevelopmentwillhavesignificanteffectonmedicine，agriculture，food,lifescienceandSOon．Forthereasonthatnaturalellzymeshavepropertiesofprotein，naturalenzymesareeasytodeactivateandtheefficiencyofbiocatalysiswillbered

6、ucedconsequentlyundertheeffectofreactionconditions．Cellulase，whichisusedwidelyintheextractionandtransformationof·usefulcomponentfromnaturalplants，becomeinstableundertheactionofheatandtheadsorptionanddesorptionbetweencellulaseandsubstrates．Thereforeitisveryimportanttofindefficientmethodstoimproveth

7、estabilityofnaturalcellulase．Cyanuricchloridewasappliedtoactivepolyethyleneglycol(PEG)andmonomethoxypolyethyleneglycol(MPEG)．ModifiedcellulaseswithdifferentkindsandmolecularweightweresynthesizedbyactivatedPEG,act