磁性碳纳米管复合载体固定化脂肪酶的工艺研究

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1、密级硕士学位论文磁性碳纳米管复合载体固定化脂肪酶的工艺研究作者：彭蜇阻申请学位类别：．理堂申请学位级别：一亟±学科专业：直扭丝堂学位授予单位：逝江垣菹太堂指导教师姓名、职称：宜擅垩副教援论文提交时问：2Q!三笙§旦论文答辩时间：2Q13生§月22旦答辩委员会主席．送然2013年5月ImmobilizationoflipaseonFe304／CNTsmagneticcompositesADissertationSubmittedtotheCommitteeofZhejiangNormalUniversityFortheDegreeo

2、fMasterofScienceByZheyangPengSupervisedbyProf．PeijnnGong5，2013磁性碳纳米管复合载体固定化脂肪酶的工艺研究摘要脂肪酶(Lipase，E．C．3．1．1．3)是一类特殊的酰基水解酶，与化学催化剂相比，具有反应条件温和、催化效率高和专一性强等优点，脂肪酶能在油水界面上催化酯的水解或醇解、酯合成、酯交换、多肽合成及立体异构体拆分等有机合成反应，是目前重点研究的工业催化剂之一。但是，由于游离酶对环境敏感、不易回收、高成本等弊端，固定化酶技术是当前酶制剂实行工业应用化的良好选择。已

3、有研究表明，载体适度的疏水性表面有利于激活脂肪酶的活力表达和保持酶的活性。因此，发展适用于固定化脂肪酶的简便载体制备和固定化路线对于丰富和发展脂肪酶在工业上的应用具有重要意义。基于以上思路，本论文围绕适用于工业应用的固定化脂肪酶的制备工艺这一目标，开展了磁性碳纳米管复合载体的制备和脂肪酶的固定化工艺研究，并对固定化脂肪酶的性能进行了表征。研究内容包括：(1)通过控制反应条件制备了羧甲基壳聚糖修饰的、纳米Fe304／碳纳米管磁性复合载体，使其具有良好的磁性能以及适度的分散稳定性；(2)采用两种偶联方法在磁性碳纳米管复合材料表面固定化

4、脂肪酶，分别研究固定化过程中的工艺参数(如载体与脂肪酶的投料比，固定化时间，反应介质的pH等)对固定化酶的酶载量以及保留活性的影响；(3)对上述两种方法获得的固定化脂肪酶的酶性能分别进行了测试，包括保留活性、最适反应温度、耐热稳定性以及重复使用性等。结果表明，制备的羧甲基壳聚糖修饰的、纳米Fe304／碳纳米管的磁含量为56．2％，饱和磁化强度为69．2emu／g，呈现准超顺磁性，磁响应时间为lmin，适合作为固定化载体。戊二醛法制备固定化酶的适宜条件为：加酶量60mg酶／g载体，反应时间6．7h和缓冲溶液pH7．0．7．5，脂肪酶

5、的利用率高达89％；所得固定化酶的保留活性约为T摘要36％，最适反应温度在33。C左右，固定化酶的热稳定性较自由酶显著提高，并且重复使用8次之后酶促活力仍能保持在80％以上。碳二亚胺法制备固定化酶的适宜条件为：加酶量84mg酶儋载体，反应时间12h，反应pH6．5，脂肪酶的利用率高达57％；所得固定化酶的保留活性约为76％，最适反应温度约在28．29℃左右，固定化酶的热稳定性较自由酶显著提高，并且重复使用8次之后酶促活力可保持在50％以上。因此，考量固定化工艺和固定化酶的性能两方面因素，戊二醛活化法制各固定化脂肪酶具有更好的效益。

6、关键词：碳纳米管；磁性复合材料；脂肪酶；固定化酶；酶学性能IlIMMOBILIZATIONOFLIPASEONFe304／CNTsMAGNETICCoMPOSITESABSTRACTLipase(Lipase，E．C．3．1．1．3)，akindofacylhydrolyticenzymes，ispreferredoverconventionalchemicalcatalystsbecauseofitsefficiencyandspecificityasitfunctionsinsolutionsunderverymildcond

7、itionsoftemperatureandpH．Moreover,lipasesarewidelyemployedenzymesinmanyindustrialareasbecausetheyCanbeusedascatalystsformanyreactionsatoil—waterinterfaceincludingesterhydrolysisoralcoholysis，estersynthesis，esterexchange，peptidesynthesis，andenzymaticchiralresolutionofs

8、tereoisomer．However’freelipaseissensitivetotheenvironmentduetoitspoorstability．Immobilizationisviewedtobeanimportanttechniqu