论文总字数：17089字

摘 要

通过制备以SBA-15，壳聚糖，羧基功能化离子液体修饰的SBA-15及离子液体修饰壳聚糖-介孔二氧化硅复合材料为载体的四种固定化酶，考察固定化酶及游离酶的酶学性质，并进行比较，研究介孔材料经离子液体修饰并引入壳聚糖后的固定化酶的酶学性质变化。研究表明，以离子液体修饰壳聚糖-介孔二氧化硅复合材料为载体的固定化酶表现出了较高的酶催化活性和酶蛋白负载量。在pH 7.0、35℃条件下固定2h，固定化酶CS-CIL-SBA-PPL的酶蛋白负载量最高，达到了132.12mg/g；而CS-PPL的酶活明显优于其他几种固定化酶，其比活力为3763U/g，CS-CIL-SBA-PPL酶活则稍次于CS-PPL，为2482U/g；此外，仅使用SBA-15作固定化载体，其固定化酶经重复使用2次后，残余酶活仅剩40％，而由经过离子液体修饰并接入壳聚糖的SBA-15制备得到的固定化酶经重复使用7次后，其残余酶活仍高达57％，大幅度提升了酶的重复使用性。

关键字：离子液体 介孔材料 固定化酶 猪胰脂肪酶

Abstract

In this study,in order to investigate the enzymatic properties of mesoporous materials and free enzyme,manufacture four mesoporous materials,which has used SBA-15,chitosan,the SBA-15 of the carboxyl functionalized ion liquid,and ionic liquid coating polysaccharide-mesoporous silica composites as carrier,and study the enzymatic properties of the mesoporous materials which has used the mesoporous materials modified by ionic liquid and introduced into chitosan.The research shows that the enzymes immobilized by ionic liquid modified chitosan and mesoporous silica composites has a higher enzyme activity and enzyme protein loading than the other enzyme.The amount of the enzymes immobilized by ionic liquid modified chitosan and mesoporous silica composites in four mesoporous materials is the best. After fixed 2 hours under the condition of pH 7.0,35℃,immobilized enzyme CS-CIL-SBA-PPL have the highest protein enzyme load which is 132.12mg/g;the enzyme activity of immobilized enzyme CS-PPL is 3763U/g,which is best in four immobilized enzyme.After repeated use of 2 times,the residual enzyme activity of the immobilized enzyme SBA-15-PPL is 40% of initial enzyme activity;however,after repeated use of 7 times,the residual enzyme activity the enzymes immobilized by ionic liquid modified chitosan and mesoporous silica composites is 57%,which shows a greatly improved in enzyme reusability.

Keywords: ionic liquids; mesoporous materials; porcine pancreatic lipase

目录

摘 要

Abstract

第一章 文献综述

1.1脂肪酶的简介

1.2酶的固定化

1.2.1酶固定化的研究现状

1.2.2载体种类的研究

1.2.3载体表面修饰的研究

1.3离子液体的应用

1.4 本论文研究意义和内容

第二章 实验器材与方法

2.1 实验材料与仪器

2.1.1 材料

2.1.2 实验器材

2.2 实验方法

2.2.1载体的制备

第三章 结果与讨论

3.1 载体的表征

3.1.1 载体的红外特征曲线

3.1.2 载体BET表征

3.1.3 载体的透射电镜（TEM）表征

3.2 不同载体的固定化酶活性的研究

3.3 最适温度的测定

3.4 最适pH的测定

3.5 固定化酶的重复使用性

3.6 固定化酶的温度耐受性

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致 谢

第一章 文献综述

1.1脂肪酶的简介

脂肪酶（Lipase，EC3.1.1.3）是一类只在油-水界面具有催化活性的能够逐步地将甘油三酯（如三乙酸甘油酯）水解成甘油和脂肪酸的特殊的酯键水解酶^[1]。脂肪酶与酯酶相比，虽两者都能催化酶的水解，但只有脂肪酶能催化水不溶性脂的水解，并且酯酶与底物的关系呈现正常的MichaelisMenten活性^[2,3]，而脂肪酶则表现为典型的C形曲线。当底物为溶解状态时，脂肪酶几乎没有活性，只有当底物增加到溶解度极限时，脂肪酶才能体现出显著的催化活性，这种现象被称为“界面活性”^[4]。

图1-1 脂肪酶活性中心转化三乙酸甘油酯水解反应机理

脂肪酶以其具有高选择性，高稳定性，不需辅酶等优点^[5]成为现代工业生产中极为常用的高效生物催化剂，是当今酶学研究的一大热点。

1.2酶的固定化

1.2.1酶固定化的研究现状

酶作为一类特殊的生物催化剂,具有很好的高选择性和催化效率，同时具备反应条件温和、催化活性可调节控制等特点，但游离酶因其在反应过程中稳定性差、难以回收、易混入产品等缺点使其应用受到了很大的限制^[6,7]。为解决以上不足，满足广阔的市场需求，通过对脂肪酶酶固定化，获得具有更好稳定性及一定重复使用性的固定化酶，具有相当可观的应用前景。而酶固定化的成效很大程度取决于载体的选择和对载体合理的表面修饰。

1.2.2载体种类的研究

目前可用作固定化的载体主要有以下几种：无机材料、有机高分子材料、纳米材料和复合型材料^[8]。

其中，无机多孔材料指具有微小细孔、质轻、表面积大等性质的各种天然或人工合成的无机非金属材料，具备绿色无毒、稳定性良好、价格低廉等优点^[9,10]。杨艳红等人以廉价的硅藻土为固定化载体，通过物理吸附法将脂肪酶进行固定化操作^[11]，考察不同固定化条件下固定化脂肪酶催化活性的变化，研究发现，固定化操作的最适温度、时间分别为30~35℃、4h；固定化酶在pH值为6~7时，酶活性保持稳定；固定化酶在80℃下的催化活性高达初始酶活的80%,而在60℃下的游离酶的催化活性便仅剩5%，表明将脂肪酶固定化在硅藻土表面后，酶的热稳定性有了极大程度地提升。尽管将无机材料用作酶固定化的载体可以有诸多优势，但普遍存在酶的固定化过程中的固定化效率不高、重复使用性低等不足^[12-14]，如Balistrer等以SBA-15作载体制备的固定化葡萄糖氧化酶^[15]，发现固定化酶的耐热性和稳定性与游离酶相比有很大幅度地提升，但同时酶的催化活性也下降了20%。

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