介孔分子筛固定化酶的研究

论文题目: 介孔分子筛固定化酶的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 生物化工

作者: 赵炳超

导师: 马润宇

关键词: 固定化,介孔分子筛,木瓜蛋白酶,戊二醛,交联剂

文献来源: 北京化工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 以M41S族介孔分子筛为载体，以戊二醛做交联剂对木瓜蛋白酶进行了固定化。主要内容如下： 首先，在使用扩孔剂的条件下，制备了孔径在6-7nm之间的M41S族介孔分子筛MCM-41和MCM-48，并对合成的材料进行了X射线衍射分析和N2等温吸附分析。 其次，在使用交联剂戊二醛的条件下，用合成的MCM-41为载体固定了木瓜蛋白酶。在给酶量为20mg／g MCM-41、戊二醛浓度为0.75％、2h、10-20℃以及pH7.0的条件下，酶的固定化效果最佳，此时酶的固定化效率为55％。所得到的固定化酶与游离酶相比，显示出很好的热稳定性和pH稳定性。 最后，在使用交联剂戊二醛的条件下，用合成的MCM-48为载体固定了木瓜蛋白酶。在给酶量为20mg／g MCM-48、戊二醛浓度为0.75％、2h、10-20℃以及pH7.0的条件下，酶的固定化效果同样达到最佳，此时酶的固定化效率为70％。与游离酶相比，其热稳定性有了大幅度地提高，50℃条件下固定化酶的半衰期估算在2500min以上，而游离酶的半衰期只有80min左右。固定化酶的pH稳定性、对变性剂脲和有机溶剂的稳定性、储藏稳定性也都有了很大程度的改善。此外，还对固定化酶的简单动力学参数和固定化酶反应器做了初步探讨，研究结果表明：游离酶与固定化酶的米氏常数分别为7.86mg／ml和1.09mg／ml，说明固定化酶与底物的亲和力更强。固定化酶用于填充床反应器时，连续酶解12天后，其活性仍保持在初始活性的76.5％左右，说明该固定化酶具有很好的操作稳定性。因此，用本文方法制备的以MCM-48为载体的固定化木瓜蛋白酶性能良好，具有很好的应用前景。

论文目录:

论文摘要

ABSTRACT

第一章 文献综述

1.1 固定化酶的研究进展

1.1.1 引言

1.1.2 酶的固定化方法

1.1.3 固定化酶的制备原则

1.1.4 固定化酶的性质

1.1.5 固定化酶的载体

1.1.6 固定化酶反应器

1.1.7 固定化酶的应用

1.1.8 酶固定化过程中存在的问题

1.2 木瓜蛋白酶的固定化研究进展

1.2.1 木瓜蛋白酶的概述

1.2.2 固定化木瓜蛋白酶的制备方法

1.2.3 酶固定化时使用的交联剂及交联机理

1.3 评价固定化酶活性的指标

1.3.1 固定化酶的活性

1.3.2 固定化酶的活性回收率

1.3.3 固定化酶的相对活性

1.3.4 固定化酶的剩余活性

1.3.5 固定化酶的半衰期

1.4 介孔分子筛的研究进展

1.4.1 介孔分子筛的种类

1.4.2 介孔分子筛的制备及其表征

1.4.3 MCM系列介孔分子筛的合成机理

1.4.4 MCM系列介孔分子筛的结构特征及其性质

1.4.5 MCM系列介孔分子筛作为酶固定化载体的研究进展

1.5 本论文的的研究思路及具体的研究内容

1.5.1 本论文的研究思路

1.5.2 本论文的具体研究内容

第二章 实验部分

2.1 实验材料

2.1.1 试剂

2.1.2 实验器材

2.2 实验过程中相关溶液及缓冲溶液的配制

2.2.1 相关溶液的配制

2.2.2 相关缓冲溶液的配制

2.3 介孔分子筛MCM-41和MCM-48的制备与表征方法

2.3.1 介孔分子筛MCM-41的制备方法

2.3.2 介孔分子筛MCM-48的制备方法

2.3.3 介孔分子筛的表征方法

2.4 木瓜蛋白酶的固定化方法

2.5 酶活的测定方法(紫外分光光度法)

2.5.1 酶活的测定原理

2.5.2 标准曲线的制定

2.5.3 游离酶的酶活测定方法

2.5.4 固定化酶的酶活测定方法

2.6 介孔分子筛MCM-41和MCM-48及其相应未煅烧材料固定化能力的比较

2.7 游离酶及固定化酶性质的测定方法

第三章 介孔分子筛MCM-41和MCM-48的表征结果

第四章 MCM-41固定化木瓜蛋白酶的研究

4.1 固定化条件的优化

4.1.1 给酶量对固定化效率的影响

4.1.2 温度对固定化效率的影响

4.1.3 时间对固定化效率的影响

4.1.4 pH对固定化效率的影响

4.1.5 戊二醛浓度对固定化效率的影响

4.2 固定化酶性质的研究

4.2.1 温度对固定化酶活性的影响

4.2.2 固定化酶的热稳定性

4.2.3 pH对固定化酶活性的影响

4.2.4 固定化酶的pH稳定性

4.2.5 固定化酶的储藏稳定性

第五章 MCM-48固定化木瓜蛋白酶的研究

5.1 固定化条件的优化

5.1.1 给酶量对固定化效率的影响

5.1.2 温度对固定化效率的影响

5.1.3 时间对固定化效率的影响

5.1.4 pH对固定化效率的影响

5.1.5 戊二醛浓度对固定化效率的影响

5.2 固定化酶性质的研究

5.2.1 温度对固定化酶活性的影响

5.2.2 固定化酶的热稳定性

5.2.3 pH对固定化酶活性的影响

5.2.4 固定化酶的pH稳定性

5.2.5 脲对固定化酶活性的影响

5.2.6 有机溶剂对固定化酶活性的影响

5.2.7 固定化酶在盐溶液中的稳定性

5.2.8 固定化酶的储藏稳定性

5.3 米氏常数的测定

5.4 固定化酶反应器的设计

第六章 介孔分子筛MCM-41以及MCM-48固定化木瓜蛋白酶机理的研究

6.1 介孔分子筛固定化木瓜蛋白酶的理论可行性及模型

6.2 酶分子进入介孔分子筛内孔的实验证明

6.3 戊二醛在固定化过程中的作用

6.4 戊二醛在酶固定化中的反应机理

第七章 结论及创新点

参考文献

致谢

作者简介

攻读博士学位期间发表的论文

发布时间: 2006-09-13

参考文献

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