纖維素酶的固定化及其應(yīng)用.pdf

1、纖維素酶不只是一種酶體系，是降解纖維素的多組分酶系的總稱，在紡織、發(fā)酵、釀酒、食品、新能源等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。由于纖維素酶易失活、難回收，成本較高，故對酶進(jìn)行固定化能增強(qiáng)酶的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)酶的回收和重復(fù)利用。本文主要研究了固定化載體的選擇與制備、固定化纖維素酶的制備與優(yōu)化、固定化酶性質(zhì)表征及其應(yīng)用等方面。在研究過程中，以固定化收率和效率為指標(biāo)，探討了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)pH、酶載量、離子濃度等因素對固定化過程的影響;比較了游離纖維素酶

2、和固定化纖維素酶的最適溫度、最適pH、熱穩(wěn)定性、米氏常數(shù)等方面，研究了固定化纖維素酶的重復(fù)利用性，全面的概括研究了固定化纖維素酶的相關(guān)酶學(xué)性質(zhì)。
　　第二章制備了以纖維素酶為模板的分子印跡磁性納米材料Fe3O4@SiO2，通過物理吸附的方法固定化纖維素酶。通過此方法，固定化酶的最適溫度(60℃)比游離酶的最適溫度(50℃)提高了10℃，熱穩(wěn)定性增強(qiáng);固定化酶的半衰期(777 min)是游離酶半衰期(223 min)的3.3倍。另一

3、方面，研究了分子印跡法對于纖維素酶特異性吸附的影響，結(jié)果表明，纖維素酶分子印跡的磁性納米載體對纖維素酶的吸附具有較強(qiáng)的特異性，不僅操作簡單，而且很好的一步完成了纖維素酶的純化與固定化。
　　第三章制備了功能化氧化石墨烯載體，以Hummers法制備氧化石墨烯，β-硫酸酯乙砜基苯胺(SESA)為活化劑，制備ABSE-GO，再進(jìn)行重氮化，以共價(jià)耦合法快速制備固定化纖維素酶。經(jīng)過固定化過程優(yōu)化，固定化最優(yōu)時(shí)間為10min，實(shí)現(xiàn)了纖維素酶的

4、快速固定化，大大縮短了固定化時(shí)間，為開發(fā)固定化酶的新工藝提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。同時(shí)，固定化酶在50℃半衰期(533 min)約為游離酶半衰期（89 min）的6倍，大大提高了酶的熱穩(wěn)定性;固定化酶在pH3.0-4.0的耐酸性也得到了很大的增強(qiáng)，對底物的親和力更好，具有很好的催化性能。
　　第四章制備了磁性Fe3O4@SiO2-GO復(fù)合載體，以碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和羥基丁二酰亞胺(NHS)為催化劑，將磁性材料與氧化石墨烯共價(jià)結(jié)合，以戊

5、二醛為交聯(lián)劑，共價(jià)交聯(lián)法固定化纖維素酶。固定化收率與效率均可高達(dá)90％;在50℃，固定化酶的半衰期(722 min)是游離酶半衰期(216 min)的3.34倍，熱穩(wěn)定性顯著增強(qiáng);固定化之后，固定化酶的最適溫度與游離酶相同，均為50℃，而最適pH從5.0偏移到4.0，表明固定化酶對酸性介質(zhì)的耐受性增強(qiáng)。該復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了材料的磁性響應(yīng)，有利于固定化酶的回收與利用。
　　第五章研究了三種不同固定化酶對不同底物的水解性能，結(jié)果表明上述三