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海藻是一种海洋生物质资源,以纺丝技术实现其纤维化利用是我国海洋战略性新兴产业之一。海藻纤维主要成分是海藻酸钠,以生物酶法提取海藻酸钠是当今的研究重点。因此,本课题以大连海域褐藻微生物系统为来源,筛选了两株褐藻降解菌,经产酶培养条件优化后,提取了酶活力较高的褐藻胶裂解酶和纤维素酶,经无载体固定化制备了复合酶交联酶聚集体。采用复合酶法提取了海藻酸钠,与聚乙烯醇、纳米电气石功能材料通过静电纺丝技术,获得可持续释放空气负离子的功能海藻纤维。筛选驯化了两株褐藻降解菌,经16S rDNA测序和生理生化指标鉴定,这两株单菌为雷氏普罗威登斯菌(Providencia rettgeri)和粪产碱菌(Alcaligenes faecalis),同源性达99%,分别命名为Providencia rettgeri DL与Alcaligenes faecalis DL。通过Plackett-Burman设计和响应面分析法研究了培养条件对两株褐藻降解菌产酶活力的影响,确定了对菌种产酶有明显影响的因素,建立了回归方程,对响应面3D图和等高线图进行可视化分析,确定了最佳培养条件及产酶活力极值。与优化前的反应条件所获得酶活力对比,褐藻胶裂解酶活力为570.5 U/mL,其活力提高了15.6%;纤维素酶活力为1303.4 U/m L,其活力提高了15.4%。将褐藻胶裂解酶与纤维素酶以2:1混合,经60%丙酮沉淀后,以3%戊二醛35℃交联150 min,制备了交联酶聚集体(Cross-Linked Enzyme Aggregates,CLEAs),与游离态复合酶相比,热稳定性和酸碱稳定性有明显改善,且具有优越的使用和储存稳定性。利用CLEAs提取海藻酸钠,研究了酶促反应动力学,分析了温度、pH对褐藻胶粘度和提取率的影响,建立了底物浓度与酶反应速率的关系,酶促反应常数mK为86.27 g·L-1,最大反应速率maxv为0.327 g·L-1·min-1。以复合酶法、纤维素酶法、钙凝-酸化法所提取的海藻酸钠进行对比,CLEAs和游离酶法海藻酸钠的提取率可达40%以上,粘度1.14 Pa·s,重均分子量3.31×105,与钙凝-酸化法相当,各项品质指标优越。以复合酶法提取的海藻酸钠与聚乙烯醇共混,添加纳米电气石功能材料,采用静电纺丝技术制备了可持续释放空气负离子的功能海藻纤维。当4/96(w/v)海藻酸钠水溶液与10/90(w/v)聚乙烯醇水溶液的体积比为1:1,TUR添加量为6 mg/mL,在纺丝电压25 kV、速率0.5 m L/h、接收距离15 cm条件下,静电纺丝所获得的海藻纤维直径200-500 nm,空气负离子的释放量可达1800-2000个/cm3。添加纳米电气石对海藻酸钠/聚乙烯醇的红外谱图基本没有影响,热分解温度提高了74.5℃,碳化温度提高了25.3℃,纤维脱水过程的焓变显著降低,热稳定性提高。研究发现,纳米电气石在电纺纤维中以半包覆和全包覆两种状态存在。纤维表面半包覆状态的电气石可直接与空气中水分子接触释放负离子,而纤维内部的电气石则通过与海藻酸钠、聚乙烯醇这两种吸水性材料所吸收的空气水分子间接接触而释放空气负离子,且不易因外力作用造成电气石颗粒脱落而影响纤维的功能性。