固定化殼聚糖酶膜的初步研究.pdf

1、酶作為生物催化劑,具有催化效率高、專一性強(qiáng)、毒性小,易操作、使用范圍寬的優(yōu)點(diǎn),廣泛用于制藥、食品、生化行業(yè)。多酚氧化酶作為一種氧化還原酶,已應(yīng)用于生物傳感器、紅茶的加工、含酚廢水的處理等領(lǐng)域,但應(yīng)用中存在酶的成本高、易受外界環(huán)境因素的干擾、重復(fù)利用性差等問題。利用固定化酶技術(shù)為這些問題的解決提高了希望。在多酚氧化酶的固定化中,酶膜由于其分離與生化特性而受到人們的重視。開發(fā)利用膜作為多酚氧化酶固定化的材料,具有很大的意義。
　　

2、本文旨在利用殼聚糖(CS)膜作為載體實(shí)現(xiàn)對多酚氧化酶(PPO)的固定化,制備固定化殼聚糖酶膜,并進(jìn)行初步的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。利用CS分子上具有活性的羥基、氨基基團(tuán),通過配位健的方式與金屬離子形成配合物,制備成CS-Cu(Ⅱ)膜,CS-Cu(Ⅱ)膜上的Cu2+可以與PPO上的游離氨基酸形成配位健,從而得到固定化殼聚糖酶膜。
　　 研究CS膜制膜條件,包括鑄膜液組分及后處理?xiàng)l件對膜性能的影響,探討pH值、吸附時(shí)間、金屬離子濃度對CS膜吸附量

3、的影響,利用響應(yīng)面分析PPO酶固定化條件,考察了固定化酶膜上酶的最適pH值、最適溫度、貯藏穩(wěn)定性等特性,并利用CS酶膜,進(jìn)行鄰苯二酚、茶多酚的轉(zhuǎn)化初步實(shí)驗(yàn),為以后工業(yè)廢水中鄰苯二酚的去除以及酶膜在紅茶轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用提供理論參考和基礎(chǔ)資料。
　　 結(jié)果表明:
　　 (1)利用正交實(shí)驗(yàn)研究CS膜制備過程中的主要參數(shù)CCS(A)、CPEG(B)、tT(C)、CNaOH(D)對膜的截留率和純水通量的影響,優(yōu)化了膜的制備條件,得出四

4、個(gè)因素對截留率的影響程度的主次為tT(C)>CCS(A)>CPEG(B)>CNaOH(D),四個(gè)因素對水通量的影響程度的主次為tT(C)>CCS(A)>CNaOH(D)>CPEG(B),這說明熱處理時(shí)間tT對膜性能(截留率和水通量)的影響最大,而殼聚糖濃度CCS對膜性能的影響次之。優(yōu)化后的CS膜制備條件為:CS濃度為2.0％,PEG濃度為2％,熱處理時(shí)間為15min,凝固浴NaOH溶液的濃度為2.0mol/L。
　　 (2)在C

5、S膜吸附Cu(Ⅱ)的過程中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH值為5.0時(shí),吸附量最大。吸附量隨吸附時(shí)間的增加而增大,當(dāng)吸附時(shí)間為8h達(dá)到吸附平衡,同時(shí)吸附量隨金屬離子濃度的增加而增大,當(dāng)Cu2+初始濃度為5.6mg/mL時(shí),可達(dá)到飽和吸附量。CS膜吸附Cu(Ⅱ)符合單分子層吸附機(jī)理,其吸附等溫線符合Langmuir型吸附等溫線。
　　 (3)在PPO的固定化過程中,隨著固定化時(shí)間的增加,固定化酶的活力也逐漸增大,在35℃,pH7.0—7.5下當(dāng)酶濃度

6、選為2.0-2.5mg/mL,固定化時(shí)間增加到8h時(shí),固定化酶活力最大。
　　 (4)以固定化多酚氧化酶的活力(U/cm2)為響應(yīng)值,進(jìn)行響應(yīng)面分析得到最優(yōu)的固定化條件為:銅離子螯合量為30.07 mg/mL,酶濃度2.12 mg/mL,pH為7.67,得到固定化PPO的活力為75.41U/cm2。
　　 (5)探索固定化酶膜的特性,得到酶膜上酶的最適pH為7.5、最適溫度為40℃,米氏常數(shù)Km為29.02mmol/L。