论文部分内容阅读
环氧基具有较好的反应活性,含环氧基团的载体可以在较温和的条件下通过与酶分子发生共价结合的方式来实现酶的固定化。含环氧基的载体一般都具有较好的力学性能与化学稳定性,但也存在酶存活力低、生物相容性差等问题。另外,载体的形态往往影响着固定化酶的活性及稳定性,纳米纤维作为酶固定化载体具有载酶量高、底物扩散阻力小、固定化酶催化效率高、易回收等特点。因此,为了提高含环氧基固定化酶的酶存活力与生物相容性,本文通过静电纺丝工艺设计和制备了以下两种新型的含环氧基固定化酶载体,并分别以这两类载体对脂肪酶进行了固定化。含环氧基、亲水性支链的纳米纤维膜酶载体的制备。具体研究内容包括:(1)通过自由基共聚合制备了含环氧基团、亲水性支链的聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯—co—丙烯酸甲酯-g-聚乙二醇甲基丙烯酸酯的聚合物,并对其进行了 FT-IR、H-NMR、GPC等结构表征。(2)通过静电纺丝制备了含环氧基团的纳米纤维膜,探究了纺丝工艺参数对纳米纤维膜形貌的影响,得出在纺丝电压为18kV,纺丝距离为18cm,纺丝速度为0.1mL/h的静电纺丝工艺下,纳米纤维膜酶载体纤维形态、纤维细度均匀度较好,纤维直径约为671nm;探讨了单体组份对纳米纤维膜力学性能与亲水性能的影响,结果表明随着甲基丙烯酸缩水甘油酯含量的增加,纤维膜载体的力学性能上升,亲水性支链PEO的引入,使得载体展现出一定的亲水性。(3)该纳米纤维载体在最佳固定化酶条件下,固定化载酶量可以达到150mg/g,固定化酶在70℃下处理3h,其活性保持81%;固定化酶重复使用5次,残留活性为45%;在有机溶剂中存贮12h后,仍然具有70%的相对活力。含环氧基、羽毛多肽复合纳米纤维膜酶载体的制备。具体研究内容包括:(1)通过静电纺丝制备了含环氧基、羽毛多肽复合纳米纤维膜酶载体。当羽毛多肽含量为3.0%时,纳米纤维膜酶载体纤维形态较好,纤维直径约为631 nm,载体的断裂强度为31.94 MPa。(2)该纳米纤维载体在最佳固定化酶条件下,载酶量为89mg/g,同样,通过酶的固定化,脂肪酶的热稳定性、重复使用性有明显的改善:在70℃下处理3h,其活性保持79%,而游离酶仅为15%,固定化酶重复使用7次,残留活性为62%。同时固定化酶具有较好的耐有机溶剂性,在有机溶剂中存贮12h后,仍然具有74%的相对活力。本论文还初步探索了固定化脂肪酶在有机合成中的应用,以实现含环氧基固定化酶的工业价值。将含环氧基、羽毛多肽复合纳米纤维膜固定化酶应用到有机反应中,通过对产物进行核磁分析验证了固定化脂肪酶催化有机合成的可行性,通过催化条件的优化,显示了该固定化酶可以保持较高的催化活性,其产物转化率可以达到88%。