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尼龙6膜固定化生物催化剂及其应用

作　者: 夏葵
导　师: 曾虹燕
学　校: 湘潭大学
专　业: 化学工程
关键词: 尼龙6膜水溶性壳聚糖 2-辛醇固定化木瓜蛋白酶面包酵母
分类号: TQ203.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

尼龙6 (PA 6)膜为耐水、有机溶剂和溶胀的高分子聚酰胺膜,具有良好孔径分布及机械强度,来源广,价格便宜。由于其末端氨基较少,对蛋白质有强烈的非特异性吸附,成为非常有前途的细胞和酶固定化载体。壳聚糖是甲壳素经脱乙酰化反应而得到的一种生物高分子,由于其无毒、可生物降解和良好的生物相溶性等优良特性。已在功能材料包括生物材料等方面得到广泛应用。但由于壳聚糖只能溶于酸性水溶液,难溶于水,在很大程度上限制了它的应用。所以水溶性壳聚糖衍生物的研制正成为一个新的研究方向。手性2-辛醇常被用于精细有机合成、香料和某些特种材料。它是制备高性能液晶和液晶器件的重要手性材料同时它也是合成类固醇、维生素E和昆虫性外激素(生物杀虫剂)等许多光学活性药物和农药的重要中间体。论文考察了在浸润条件下,戊二醛交联的PA 6膜固定化木瓜蛋白酶。对固定化条件进行了优化。结果表明,4℃、pH 6.0条件下,将膜载体浸润于2 mg/mL酶液中5 h,固定化酶活为303.4 U/g。固定化酶最适反应pH和反应温度分别为6.0~7.0和65℃。其pH稳定性、热稳定性均高于游离酶。从热力学和动力学角度探讨了吸附机理,其等温吸附过程符合Freundlich和Langmuir模型,288 K、pH 6.0时,PA 6膜对木瓜蛋白酶的饱和吸附量为1.692 mg/g。动力学吸附过程符合准二级动力学方程。以PA 6膜固定化木瓜蛋白酶降解壳聚糖。探讨了温度、pH、底物浓度和时间对酶降解壳聚糖的影响,2.5 h时即可得到分子量小于4万的壳寡糖。该酶降解的最适温度、pH和底物浓度分别为50℃、pH 5.0和0.1 g/mL。同时研究了辐照剂量对壳聚糖降解的影响,并对辐照前后壳聚糖的结构进行了表征。UV、FTIR分析表明,辐照后除壳聚糖分子生成羰基外,壳聚糖主链结构未见变化,脱乙酰度也没有显著改变,显示出辐射降解是一种有效的控制壳聚糖分子量方法。选用2-辛酮为模型底物,用PA 6膜吸附法对增殖培养的面包酵母进行了固定化。研究表明:蔗糖是最佳辅助底物,二氯甲烷是最佳有机相,当采用300 mmol/L的Tris-HCl缓冲液、60 mmoL/L的蔗糖、二氯甲烷与缓冲液体积比5/30,2-辛酮转化率>80%,e.e.值为97%。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章前言  10-20
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 酶或细胞固定化方法  11-13
    1.2.1 吸附法  11-12
    1.2.2 包埋法  12
    1.2.3 共价结合法  12-13
    1.2.4 交联法  13
  1.3 高分子膜固定化载体  13-14
    1.3.1 高分子膜载体  13
    1.3.2 PA 6 膜载体  13-14
  1.4 水溶性壳聚糖  14-16
    1.4.1 水溶性壳聚糖的用途  14
    1.4.2 水溶性壳聚糖制备方法  14-16
    1.4.3 国内外研究动态  16
  1.5 手性2-辛醇  16-19
    1.5.1 手性2-辛醇的用途  16
    1.5.2 手性2-辛醇的合成途径  16-18
    1.5.3 生物法制备国内外研究动态  18-19
  1.6 本课题研究思路和内容  19-20
第2章固定化木瓜蛋白酶及其吸附动力学  20-36
  2.1 实验仪器与试剂  20-21
  2.2 实验方法  21
    2.2.1 载体的预处理  21
    2.2.2 固定化酶制备  21
  2.3 测定方法  21-22
    2.3.1 酶活的测定  21
    2.3.2 蛋白质含量的测定  21
    2.3.3 IR测定  21-22
  2.4 结果与讨论  22-35
    2.4.1 PA 6 膜载体IR分析  22
    2.4.2 固定化条件的优化  22-26
    2.4.3 固定化木瓜蛋白酶的酶学性质  26-29
    2.4.4 pH对PA 6 膜吸附量的影响  29-30
    2.4.5 吸附等温方程  30-31
    2.4.6 吸附热力学  31-32
    2.4.7 吸附动力学  32-35
    2.4.8 表观吸附活化能  35
  2.5 结论  35-36
第3章水溶性壳聚糖的制备  36-46
  3.1 实验仪器与试剂  36-37
  3.2 水溶性壳聚糖的制备  37
    3.2.1 γ-射线辐照制备水溶性壳聚糖  37
    3.2.2 固定化木瓜蛋白酶制备水溶性壳聚糖  37
  3.3 测定方法  37-38
    3.3.1 分子量(Mη) 的测定  37
    3.3.2 脱乙酰度(D.D) 的测定  37-38
    3.3.3 白度测定  38
  3.4 结果与讨论  38-45
    3.4.1 化学助剂辐照制备水溶性壳聚糖的影响  38-42
    3.4.2 固定化木瓜蛋白酶制备水溶性壳聚糖的影响  42-45
  3.5 结论  45-46
第4章固定化面包酵母合成手性2-辛醇  46-55
  4.1 实验仪器和试剂  46-47
  4.2 实验部分  47-48
    4.2.1 菌种  47
    4.2.2 培养基的配制  47
    4.2.3 酵母细胞培养方法  47
    4.2.4 酵母细胞的固定化  47
    4.2.5 不对称还原反应  47
    4.2.6 产物的分离与检测  47-48
  4.3 结果与讨论  48-54
    4.3.1 菌株分离  48-49
    4.3.2 PA 6 膜固定化酵母微观结构  49
    4.3.3 反应时间  49-50
    4.3.4 有机溶剂  50
    4.3.5 辅助底物  50-51
    4.3.6 辅助底物蔗糖浓度  51-52
    4.3.7 底物2-辛酮浓度  52
    4.3.8 二氯甲烷与缓冲溶液体积比  52-53
    4.3.9 pH  53-54
    4.3.10 固定化细胞热变性  54
    4.3.11 底物 2-辛酮添加方式  54
  4.4 结论  54-55
结论与展望  55-57
  1 结论  55
  2 主要创新点  55-56
  3 建议与展望  56-57
参考文献  57-63
致谢  63-64
附录  64-65

尼龙6膜固定化生物催化剂及其应用

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