多孔陶瓷材料固定化脂肪酶的制备及应用

发布时间：2017-06-08 18:18

  本文关键词：多孔陶瓷材料固定化脂肪酶的制备及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多孔陶瓷材料整体柱具有多级孔径通道,其孔道主要分布在30-100μm和10-200nm,其独特的孔道结构在为固定化酶提供了良好的微环境的同时,又有效的降低了整体柱的压降。本论文以多孔陶瓷材料整体柱为载体固定化脂肪酶Candida sp.99-125,采用两种修饰方法对多孔陶瓷材料整体柱进行修饰,修饰的载体表面带有官能基团,可将脂肪酶共价连接在载体表面。对制得的固定化酶的活性及热稳定性作了进一步的研究,并将固定化酶应用于生物柴油和凝油剂的制备,主要研究内容如下:利用硅烷偶联剂APTES和GPTMS修饰的多孔陶瓷材料整体柱为载体固定化脂肪酶Candida sp.99-125。对固定化条件进行了优化,结果发现氨基修饰的载体Amino-PCM的酶蛋白负载量为5.7 mg/g,固定化酶Lipase@Amino-PCM的比酶活可达12.3 U/g;环氧基修饰的载体Epoxy-PCM的酶蛋白负载量为6.4 mg/g,固定化酶Lipase@Epoxy-PCM的比酶活可达15.7 U/g。Lipase@Amino-PCM和Lipase@Epoxy-PCM在水相和有机相中均表现出良好的热稳定性。将Lipase@Amino-PCM和Lipase@Epoxy-PCM用于催化制备生物柴油,二者均展现出较好的重复利用性和稳定性。利用多巴胺修饰的多孔陶瓷材料整体柱为载体固定化脂肪酶Candida sp.99-125。对固定化条件进行了优化,结果发现酶浓度为30 mg/mL,固定化时间为5 h,多巴胺修饰的载体PDA-PCM的酶蛋白负载量为12.6 mg/g,固定化酶Lipase@PDA-PCM的比酶活可达16.6 U/g;Lipase@PDA-PCM在水相和有机相中均表现出了良好的热稳定性,Lipase@PDA-PCM用于催化制备生物柴油,展现出较好的重复利用性和稳定性。利用脂肪酶Candida sp.99-125催化甘露醇和脂肪酸乙烯酯转酯反应,成功制备出五种不同侧链长度的凝油剂Man-6、Man-8、Man-10、Man-12和Man-14,产率分别为81%、82%、70%、59%和61%,且Man-6、Man-8、Man-10、Man-12和Man-14都具有凝胶甲苯、汽油、柴油、橄榄油和食用豆油的能力。凝油剂Man-8在有水存在的环境中仍可达到较理想的凝油效果,90%的油相可被回收。固定化酶Lipase@Amino-PCM、Lipase@Epoxy-PCM和Lipase@PDA-PCM催化制备凝油剂Man-8时的最终产率分别为78%、80%和80%,并表现出了较理想的重复使用性能,这些固定化酶还可用于填充床反应器制备凝油剂。
【关键词】：固定化脂肪酶 整体柱 凝油剂 脂肪酶Candida sp.99-125 生物柴油
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q814.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 固定化酶技术概况9-11
• 1.2 固定化酶载体材料简介11-13
• 1.3 固定化酶载体材料表面的功能化13-15
• 1.3.1 载体材料表面的硅烷化修饰13-14
• 1.3.2 载体材料表面的仿生粘合修饰14-15
• 1.4 脂肪酶简介15-16
• 1.5 生物柴油简介16-17
• 1.6 凝油剂简介17-19
• 1.7 本论文的选题思路及主要工作19-21
• 第二章 硅烷偶联剂修饰整体柱固定化脂肪酶21-35
• 2.1 引言21-22
• 2.2 材料与方法22-26
• 2.2.1 实验仪器22-23
• 2.2.2 实验试剂23
• 2.2.3 实验方法23-26
• 2.3 结果与讨论26-33
• 2.3.1 整体柱的制备26
• 2.3.2 环氧基和氨基修饰后载体固定化酶26-29
• 2.3.3 固定化酶的热稳定性29-31
• 2.3.4 固定化酶催化制备生物柴油31-33
• 2.4 小结33-35
• 第三章 仿生粘合剂修饰整体柱固定化脂肪酶35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 材料与方法35-39
• 3.2.1 实验仪器35-36
• 3.2.2 实验试剂36-37
• 3.2.3 实验方法37-39
• 3.3 结果与讨论39-45
• 3.3.1 多巴胺修饰整体柱的表征39-40
• 3.3.2 固定化条件的优化40-42
• 3.3.3 固定化酶的热稳定性42-44
• 3.3.4 固定化酶催化制备生物柴油44-45
• 3.4 小结45-47
• 第四章 凝油剂的酶促制备及性能研究47-59
• 4.1 引言47-48
• 4.2 材料与方法48-51
• 4.2.1 实验仪器48
• 4.2.2 实验试剂48-49
• 4.2.3 实验方法49-51
• 4.3 结果与讨论51-58
• 4.3.1 凝油剂的制备及凝胶性能研究51-54
• 4.3.2 凝油剂Man-8 的性能研究54-56
• 4.3.3 固定化酶催化制备凝油剂Man-8 的研究56-58
• 4.4 小结58-59
• 第五章 结论与展望59-61
• 5.1 结论59-60
• 5.2 主要创新点60
• 5.3 展望60-61
• 参考文献61-67
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果67-69
• 致谢69-71
• 附录A 核磁数据71-77
• 附录B 蛋白含量的测定77

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