聚乳酸膜改性及固定化脂肪酶的研究

发布时间：2017-09-09 14:45

  本文关键词：聚乳酸膜改性及固定化脂肪酶的研究

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【摘要】：为了改善聚乳酸(PLA)材料的结构与性能、扩大PLA的应用领域,本文以PLA为材料,分别通过聚己内酯(PCL)和聚乙二醇(PEG)改性制得复合膜,研究了不同改性剂和添加量对PLA膜结构和性质的影响。通过PEG增塑改性制备的PLA/PEG膜由于其独特的微孔结构和较好的生物相容性,可以作为脂肪酶固定化载体材料。主要研究结果如下：采用PLA和PCL以8/2、6/4、5/5、4/6、2/8的添加比(w/w)共混改性,用浇铸法制膜后分别测定改性膜的表面疏水性、机械性能、表面表征、热力学性能。结果表明PLA/PCL共混膜均为疏水表面,由于共混膜中PCL含量增多,PLA/PCL膜的抗拉强度和弹性模量降低,但是断裂伸长率只从2.7%增加到3.6%,远远小于纯聚己内酯(62.5%),说明二者混合后复合膜的力学强度降低但没有起到很好的增韧作用。采用PLA和PEG(分子量400、1000、4000、6000)以9/1、8/2、7/3、6/4的添加比(w/w)对PLA增塑改性。研究说明,PEG添加会提高PLA膜的力学性能和亲水性。PLA/PEG复合膜抗拉强度和弹模量随着PEG添加量的增加而降低,断裂拉长率却增大,柔韧性获得改进；PLA/PEG复合材料的熔点下降,常温塑性增强。此外,添加PEG也可以达到制备PLA微孔膜的目的,且PEG分子量愈小,PLA/PEG膜孔隙率愈大。当聚乳酸与聚乙二醇添加比为8：2(W/W), PEG分子量为400时,最适合作为载体材料用于脂肪酶的固定化。选用PEG分子量为400、PEG/PLA添加比为8：2(W/W)制备的PLA/PEG微孔膜经活化后用于脂肪酶(Candida rugosa TypeⅦ)的共价固定化。通过正交试验确定脂肪酶在PEG/PLA膜上的最佳固定化条件,在该条件下能够得到酶负载量为7.41±0.24 mg/g,活性为25.11±0.95U/g膜的脂肪酶膜。评价自由脂肪酶和脂肪酶固定化酶膜稳定性可知,脂肪酶经化学固定化以后,固定化脂肪酶的pH值、热及贮存稳定性都增强。因此,PLA/PEG微孔膜是一种很有前景脂肪酶固定化的固体支持材料。
【关键词】：聚乳酸 改性 聚己内酯 聚乙二醇 脂肪酶 酶固定化
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.2;Q814.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 前言10-20
• 1.1 聚乳酸简介10-13
• 1.1.1 聚乳酸研究现状11-12
• 1.1.2 聚乳酸多孔膜的制备方法12-13
• 1.2 酶的固定化技术13-18
• 1.2.1 脂肪酶简介13-15
• 1.2.2 脂肪酶的固定化方法15-17
• 1.2.3 不同化学组成的载体材料17
• 1.2.4 不同形态结构的载体材料17-18
• 1.3 研究目的、意义和内容18-20
• 1.3.1 研究目的和意义18
• 1.3.2 研究内容18-20
• 2 材料与方法20-31
• 2.1 实验材料与试剂20
• 2.2 实验仪器20-21
• 2.3 聚乳酸溶解条件的单因素试验21-22
• 2.4 聚乳酸及改性膜的制备22-23
• 2.4.1 膜制备工艺流程图22
• 2.4.2 聚乳酸膜的制备22
• 2.4.3 聚乳酸/己内酯共混膜的制备22
• 2.4.4 聚乳酸/聚乙二醇共混膜的制备22-23
• 2.5 脂肪酶的化学固定化23
• 2.5.1 间隔臂的引入23
• 2.5.2 戊二醛活化23
• 2.5.3 酶的固定化23
• 2.6 PLA及PLA复合材料的性质分析23-24
• 2.6.1 膜表面疏水性的测定23-24
• 2.6.2 膜机械性能的测定24
• 2.6.3 扫描电子显微镜(SEM)观察24
• 2.6.4 热特性(DSC)分析24
• 2.6.5 热失重(TGA)分析24
• 2.6.6 ATWFT-RI红外分析测定24
• 2.7 脂肪酶膜的性能分析24-31
• 2.7.1 红外分析(ATR/FT-RI)24
• 2.7.2 脂肪酶负载量的测定24-26
• 2.7.3 脂肪酶活性的测定26-27
• 2.7.4 单因素实验优化脂肪酶固定化条件27-28
• 2.7.5 正交试验进一步优化脂肪酶固定化条件28-29
• 2.7.6 最佳提取条件验证实验29
• 2.7.7 脂肪酶的催化性能的测定29-30
• 2.7.8 固定化脂肪酶膜稳定性评价30-31
• 3 结果与讨论31-61
• 3.1 聚乳酸(PLA)溶解条件的研究31-32
• 3.2 聚乳酸/己内酯复合材料的研究32-39
• 3.2.1 聚己内酯含量对PLA/PCL膜表面疏水性的影响32-34
• 3.2.2 聚己内酯添加量对聚乳酸膜机械性质的影响34-35
• 3.2.3 描电子显微镜(SEM)观测图35-36
• 3.2.4 聚乳酸/己内酯共混材料的热特性(DSC)分析36-37
• 3.2.5 聚乳酸/己内酯的热失重(TGA)分析37-38
• 3.2.6 聚乳酸/己内酯的红外(ATR/FT-RI)分析38-39
• 3.3 聚乳酸/乙二醇复合材料的研究39-45
• 3.3.1 聚乙二醇分子量和添加量对聚乳酸/乙二醇膜表面疏水性的影响39
• 3.3.2 聚乙二醇分子量和添加量对聚乳酸/乙二醇膜机械性质的影响39-41
• 3.3.3 SEM的扫描观测图并分析41-43
• 3.3.4 聚乳酸/乙二醇膜的热特性(DSC)分析43
• 3.3.5 聚乳酸/聚二醇的热失重(TGA)分析43-44
• 3.3.6 聚乳酸/乙二醇复合膜的ATR/FT-RI分析44-45
• 3.4 两种改性方法的比较45-48
• 3.4.1 不同共混材料对膜表面疏水性的影响45
• 3.4.2 不同共混材料对膜机械性质的影响45-46
• 3.4.3 共混膜的表面SEM观测46-47
• 3.4.4 小结47-48
• 3.5 脂肪酶在PLA/PEG复合膜上的固定化研究48-50
• 3.5.1 PLA/PEG膜固定化前后SEM观察49-50
• 3.5.2 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)测定分析50
• 3.6 脂肪酶固定化条件的研究50-56
• 3.6.1 脂肪酶载酶量的测定50-51
• 3.6.2 固定化条件对脂肪酶载酶量的影响51-54
• 3.6.3 脂肪酶固定化条件正交试验结果分析54-56
• 3.6.4 正交试验最佳提取条件验证实验56
• 3.7 催化反应最适pH和温度的研究56-57
• 3.8 固定化酶膜稳定性评价57-61
• 3.8.1 热稳定性58
• 3.8.2 重复使用稳定性58-59
• 3.8.3 储存稳定性59
• 3.8.4 小结59-61
• 4 结论61-62
• 5 展望62-63
• 6 参考文献63-69
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况69-70
• 8 致谢70

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本文编号：821060