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层柱粘土固定β-D-葡萄糖醛酸苷酶及其催化合成GAMG的研究

作　者: 党艳艳
导　师: 李春
学　校: 石河子大学
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 层柱粘土 固定化 β-D-葡萄糖醛酸苷酶 甘草酸 β-D-单葡萄糖醛酸基甘草次酸
分类号: O621.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


层柱粘土（Pillared Interlayered Clay,简称PILC）是一种多孔固体材料,由于其比表面积大、孔径和酸性可调控等特点在催化领域得到了广泛应用。蒙脱石是用于制备层柱粘土的主要材料,膨润土是以蒙脱石为主的粘土质矿石,新疆夏子街地区是世界膨润土资源最丰富的地区之一,远景储量达50亿吨。然而,膨润土因产地不同,成分也相差甚远,本文尝试了以新疆夏子街地区膨润土为材料制备层柱粘土,采用吸附法固定化β-D-葡萄糖醛酸苷酶。探讨了利用不同性质膨润土制备的层柱粘土对固定化酶活性的影响,并对优选出的层柱粘土进行了固定β-D-葡萄糖醛酸苷酶及其转化甘草酸生成单葡萄糖醛酸基甘草次酸（GAMG）的研究,得到以下主要结论:1.通过X-射线衍射（XRD）、N2吸附-脱附、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）及扫描电镜技术（SEM）,对优选出的载体进行了表征,结果发现:层柱粘土的比表面积由原土的57.99 m2/g提高到177.0 m2/g,BJH脱附孔容由0.059 mL/g增大至0.25 mL/g,是一种良好的酶固定化载体,可以通过氢键等作用力将酶固定在其上。2.探讨了给酶量、缓冲液pH、温度和固定化时间对固定化β-D-葡萄糖醛酸苷酶活性、固定率的影响,结果表明:最佳的固定化反应条件为给酶量2700 U/g载体、pH值为3.6、温度40℃、固定化反应时间60 min,在此条件下制得的固定化β-D-葡萄糖醛酸苷酶最高酶活可达1790 U/g载体,固定化条件温和,固定化得率高。3.以甘草酸为底物研究了固定化酶的性质、催化性能,并与游离酶进行对比,结果表明:固定化酶的最适催化条件pH值为6.0,温度为60℃,反应动力学常数Km为1.35 mmol·L-1,在甘草酸浓度为2 g/L,固定化酶添加量为20 U/mL底物时表现出最大催化活力。与游离酶相比,固定化酶催化合成GAMG的最适pH向碱性方向偏移,最适催化温度提高了10℃,但对底物的亲和性有所下降;酶经固定化后催化特异性没有改变,储存稳定性有较大提高,具有一定的操作稳定性。本文在研究新疆夏子街地区不同性质膨润土制备层柱粘土的基础上,开发利用其固定β-D-葡萄糖醛酸苷酶,并研究了其催化性能,为新疆优势矿产资源膨润土的深加工提供了重要的应用途径和基础数据。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
前言  11-13
第一章 文献综述  13-24
  1.1 单葡萄糖醛酸基甘草次酸的性质与合成方法  13-16
    1.1.1 单葡萄糖醛酸基甘草次酸的性质及其用途  13-14
    1.1.2 合成GAMG 的方法  14-15
    1.1.3 生物转化GAMG 的国内外研究现状  15-16
  1.2 β-D-葡萄糖醛酸苷酶的概述  16-18
    1.2.1 β-D-葡萄糖醛酸苷酶的来源及应用  16-17
    1.2.2 β-D-葡萄糖醛酸苷酶催化机理  17-18
  1.3 酶固定化的研究进展  18-21
    1.3.1 酶固定化方法  19-20
    1.3.2 酶固定化的载体  20-21
  1.4 层柱粘土的制备与应用  21-23
    1.4.1 层柱粘土的制备及性质  21-22
    1.4.2 层柱粘土的应用  22-23
  1.5 论文研究的主要内容  23-24
第二章 材料与方法  24-29
  2.1 材料  24-25
    2.1.1 菌株来源  24
    2.1.2 培养基  24
    2.1.3 试剂  24-25
    2.1.4 主要仪器设备  25
  2.2 方法  25-29
    2.2.1 菌株的摇瓶发酵  25-26
    2.2.2 代谢产物的鉴定方法  26
    2.2.3 粗酶液制备及酶活力测定  26-27
    2.2.4 酶的固定化实验  27
    2.2.5 酶活力回收计算  27
    2.2.6 蛋白质含量的测定  27
    2.2.7 pH 值的测定  27-28
    2.2.8 膨润土提纯改型方法  28
    2.2.9 固定化酶载体结构表征  28-29
第三章 层柱粘土的制备及表征  29-38
  引言  29
  3.1 膨润土原矿的提纯及钠化改型  29-30
  3.2 层柱粘土的制备  30
  3.3 固定化载体的选择  30-31
  3.4 层柱粘土的表征  31-37
    3.4.1 XRD 结构表征  31-32
    3.4.2 低温N_2 吸附脱附性能表征  32-34
    3.4.3 FT-IR 分析  34-36
    3.4.4 SEM 分析  36-37
  3.5 小结  37-38
第四章 层柱粘土固定化β-D-葡萄糖醛酸苷酶的研究  38-42
  引言  38
  4.1 给酶量对酶固定化的影响  38-39
  4.2 pH 值对酶固定化的影响  39
  4.3 温度对酶固定化的影响  39-40
  4.4 固定化时间对酶固定化的影响  40-41
  4.5 小结  41-42
第五章 固定化酶的酶学性质研究  42-46
  引言  42
  5.1 固定化酶的pH 稳定性  42-43
  5.2 固定化酶的热稳定性  43
  5.3 固定化酶的储存稳定性  43-44
  5.4 固定化酶的操作稳定性  44-45
  5.5 小结  45-46
第六章 固定化酶催化合成 GAMG 的研究  46-52
  引言  46
  6.1 酶促反应进程  46-47
  6.2 固定化酶用量的影响  47-48
  6.3 反应pH 值的影响  48
  6.4 反应温度的影响  48-49
  6.5 反应动力学常数K_m 及最大反应速度V_(max)  49-50
  6.6 小结  50-52
第七章 结论与展望  52-54
  7.1 结论  52-53
  7.2 展望  53-54
参考文献  54-59
致谢  59-60
作者简历  60-61
附表  61

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 有机化学 > 有机化学一般性问题 > 有机合成化学 > 重有机合成或催化有机合成
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