蛋白酶在生皮中的传质及其反应特性研究

发布时间：2020-04-28 08:36

【摘要】：制革是个古老而传统的产业,在畜牧业、农业、工业等行业的产业链的链接中,在农副产品高品质利用及高附加值的转化过程中起着重要的作用。但制革过程中使用的大量化工材料易造成严重的环境污染,酶制剂的使用是制革业清洁化生产的新方向。酶具有高效催化性和环保性,在浸水、脱毛、脱脂,特别是软化工序等制革前处理阶段得到广泛应用。酶在生皮中的传质过程决定了整个酶促反应作用,研究酶传质机制对酶在制革中的使用及工艺控制具有指导意义。本论文通过异硫氰酸荧光素对牛血清蛋白(BSA)和胰蛋白酶(Trypsin)、中性蛋白酶(Dispase)等进行了荧光示踪,并设计了适用于实验室条件下分析酶和蛋白质在生皮中的静态单向和湍流传质过程的实验装置。利用荧光检测结合冷冻切片技术,建立了酶在生皮中的定量检测方法,研究了酶在生皮中的静态和湍流传质过程及其规律,结果显示传质过程中酶浓度沿传质方向有规律地均匀递减。在此基础上,以Fick定律为基础,通过运用传质平衡理论、理想“平板”理论和指数递减理论,结合制革用酶实际传质过程,推导出酶在生皮中传质的动力学模型,经参数引入与方程适应性修正,最终得出适用于酶在生皮中传质过程模拟的动力学方程。数据拟合及预测分析验证结果显示,推导的传质动力学方程对酶在生皮中的实际传质数据具有较高拟合度,通过参数变化对传质曲线进行预测,预测曲线与实际传质数据走势基本一致,显示了动力学方程较高的适用性和理论指导意义。结合传质动力学方程分析了传质时间、酶浓度、酶种类等因素及其相互作用对传质过程的影响,结果显示随着传质时间增加,生皮中酶浓度积累呈线性增加;实验室条件下静态单向传质时,浓度为100 U/mL时酶传质速率最快,而湍流传质时浓度为50 U/mL时酶传质速率最快,酶浓度导致的传质速率的差异在生皮背部以及湍流传质条件下更为明显,并且传质初始阶段(5 min)酶浓度对传质速率影响较小,随着传质时间的延长,酶浓度对传质速率的影响增大;分子量较小的蛋白质更易透过纤维间隙向皮内传输,但分子量对传质速率的影响小于机械力(湍流传质)对传质速率的影响。方程中传质系数和生皮组织结构直接相关,随着传质及反应过程的进行,方程中参数有规律变化,传质过程中动力学方程显示的参数变化和反应过程中总蛋白的溶出规律具有一致性,显示出酶传质过程和反应过的过程的密切关系。对蛋白酶在生皮中的传质及其反应特性研究对制革清洁化生产具有重要意义。
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS54

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本文编号：2643268