磁性纳米粒子固定化磷脂酶及其在菜籽油脱胶中的应用

发布时间：2020-04-25 07:43

【摘要】：酶法脱胶是一种新兴的脱胶工艺,具有反应条件温和、脱胶完全、油脂得率高、能耗低和污染小等优点。国内外有大量学者将磷脂酶用于植物油脱胶研究,均取得了良好的脱胶效果,但游离磷脂酶容易失活且难以循环利用,导致成本增加,限制了工业化应用。磷脂酶的固定化能改进这些不足。选择一种合适的酶固定化材料是实现高酶活力和高稳定性的关键。磁性纳米粒子(MNPs)由于具备超顺磁性、高比表面积和低毒性等特点而成为酶固定化材料的研究热点。本文合成环氧基修饰MNPs,并使用该粒子分别固定化磷脂酶A_1(PLA_1)、磷脂酶A_2(PLA_2),研究固定化条件对相对酶活和固定化率的影响,探究固定化PLA_1、PLA_2的酶学性质,并将固定化PLA_1、PLA_2应用于菜籽油脱胶,通过单因素和响应面试验优化脱胶条件,为固定化酶脱胶在工业化应用提供支持。具体研究结果如下:(1)采用传统共沉淀法制备MNPs,利用3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)改性MNPs,得到环氧基修饰磁性纳米粒子(MNPs-GPTMS)。通过滴定法测得MNPs-GPTMS表面环氧基含量为0.0125 mmol/g,X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等表征显示环氧基修饰在MNPs表面,因此,MNPs-GPTMS具有固定化酶的潜力。(2)通过测定三种游离磷脂酶(PLA_1、PLA_2和磷脂酶B(PLB))在不同pH值和温度条件下的酶活力变化曲线,获得温度、pH值变化对游离磷脂酶酶活力的影响。选择以酶活力更高、pH值和温度耐受性更好的PLA_1、PLA_2作为后续固定化酶及其用于菜籽油脱胶的研究对象。(3)通过单因素试验,得到PLA_1固定化制备的较佳工艺条件:缓冲液pH 4.0、反应时间2.0 h、反应温度20℃、酶液添加量3.0 mL/g,在此条件下,固定化PLA_1的酶活力为3 600 U/g,固定化率为61.1%。与游离PLA_1相比,固定化PLA_1在热、储藏稳定性方面具有更好的效果。将固定化PLA_1用于菜籽油脱胶,根据单因素和响应面试验得到最佳脱胶反应条件:固定化PLA_1添加量90.00 mg/kg、反应pH 6.0、反应温度54℃、脱胶时间4.5 h,在此条件下,脱胶油磷含量降至1.450 mg/kg。固定化PLA_1具有较好的可重复使用性,在最佳脱胶条件下脱胶,重复使用10个批次后,仍保留54.1%的酶活力。(4)通过单因素试验,得到PLA_2固定化制备的较佳工艺条件:缓冲液pH 2.5、反应时间2.0 h、反应温度20℃、酶液添加量4.0 mL/g,在此条件下,固定化PLA_2的酶活力为2 850 U/g,固定化率为73.1%。与游离PLA_2相比,固定化PLA_2在储藏稳定性方面表现出更好的效果。将固定化PLA_2用于菜籽油脱胶,根据单因素和响应面试验得到最佳脱胶反应条件:固定化PLA_2添加量100.00 mg/kg、反应pH 5.6、反应温度55℃、脱胶时间4.5 h,在此条件下,脱胶油磷含量为2.520 mg/kg。固定化PLA_2还具有可重复利用的优点,脱胶10次后,仍保留其初始活性的51.1%。
【图文】：

磷脂酶,磷脂分子,乙醇胺,胆碱

第一章绪论第一章绪论简介是生物体内对磷脂的代谢和生物合成起重要作用的一类酶药产业和食品工业等领域被广泛应用[1]。两个羧酸酯键和两个磷酸酯键，依据磷脂酶对甘油磷脂分将磷脂酶分为酰基水解酶和磷酸二酯酶，酰基水解酶包括磷脂酶 B，磷酸二酯酶包括磷脂酶 C 和磷脂酶 D，如图 1

示意图,示意图,表面环,氧基

图 2.1 GPTMS 与 MNPs 反应示意图Fig 2.1 Schematic diagram of GPTMS and MNPs reaction2.2.5 MNPs-GPTMS 表面环氧基含量的测定参考文献[102]，并稍作改动。用电子天平准确称取 200 mg MNPs-GPTMS，，加
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS224;Q814.2

【参考文献】