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葡萄糖氧化酶是一种氧化还原酶。葡萄糖氧化酶可利用空气中的氧气将底物葡萄糖氧化为葡萄糖酸内酯并生成过氧化氢,而葡萄糖酸内酯可迅速在水溶液(或有适量内酯酶作用)中快速水解为目的产物葡萄糖酸或葡萄糖酸盐。葡萄糖氧化酶在食品、药品以及工业生产中均有着广泛的应用。但游离酶的酶学性质不稳定,可操作性差,半衰期短等缺点在一定程度上限制了葡萄糖氧化酶的推广。因此,固定化酶在上世纪50年代应运而生。所谓固定化,就是在不影响酶催化性能的前提下使用一种载体将酶固定其上,使固定化酶在耐热性、耐极端pH性以及回收利用稳定性方面较游离酶有显著提升。 本研究首先通过初筛和复筛,从实验室保藏的黑曲霉菌株中筛选获得一株高产葡萄糖氧化酶的菌株,并以此菌株作为研究对象进行发酵产酶培养基和培养条件的优化。运用Design-Expert8.0优化后,葡萄糖氧化酶酶活由优化前的116.34U/g提高到227.93 U/g,提高了95.9%,具有显著的提高效果。对粗酶液进一步分离纯化,以备下一步与固定化载体的结合。 本研究成功合成了一种具磁性的球形无机载体。在生物活性玻璃配方(50% SiO2,46%CaO,4% P2O5)的基础上,通过添加不同量的Fe2O3替代 CaO,并以聚乙二醇(PEG-2000)为模板对其进行改性,合成一种具一定磁响应性的载体微球。通过扫描电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和JS94H微电泳仪对载酶前后的合成材料进行表征。结果显示,Fe2O3添加量为20%(即配方为50%SiO2,26%CaO,20%Fe2O3,4% P2O5)时,载体酶偶联量达到最大。在最适条件(50℃,pH6.0)下,固定化酶的表观酶活回收率为90.3%;连续使用10次活性仍保持初始值的67.3%。 另外,本研究又合成了一种具环氧基的磁性球形高分子载体。选取的功能单体为本章选取的功能单体为Glycidyl methacrylate(含有功能性基团环氧基)(以下简称GMA),交联剂为 N,N′-Methylenebisacrylamide(以下简称 MBAA),稳定剂为Polyvinylpyrrolidone(简称 PVP),引发剂为2,2- Azodiisobutyronitrile(以下简称AIBN),分散介质为乙醇水溶液。并加入四氧化三铁磁流单体,通过反相悬浮聚合成功合成了大孔Ferrofluid-GMA-MBAA共聚物载体(以下简称FGM)。通过调节磁流体和交联剂用量,进行载体比表面积、孔径和溶胀性能的测试。最佳固定化条件下,固定葡萄糖化酶的表观酶活回收率可高达90.45%;连续使用15次剩余酶活回收率仍在60%;且半衰期延长,固定化酶在4℃保存30 d后,活性基本不变。