磁性殼聚糖復合微球固定化果膠酶及反應動力學研究.pdf

1、果膠酶是分解植物主要成分之一果膠質(zhì)的酶類，主要應用于果汁果酒行業(yè)。但是由于液態(tài)酶用量大，成本較高，加上精制困難，保存期短，難以回收，影響了其在食品工業(yè)中的應用。固定化酶可以在一定程度上彌補這一缺陷，同時還可減少外源物質(zhì)的污染。但果膠物質(zhì)在植物細胞壁中并不單獨存在，它通常與纖維素互相結合，果膠酶沒有纖維素酶的協(xié)同作用，不能破解纖維素構成的致密保護結構，因此對果膠質(zhì)的水解便會削弱。 目前對果膠酶的固定化雖然已有所研究，但以磁性載體對

2、果膠酶的固定化研究較少，對果膠酶和纖維素酶的共固定化更鮮見報道。本文以自制的磁性殼聚糖復合微球作為載體對果膠酶進行了固定化；并對其反應動力學進行了研究，為固定化酶催化反應器的設計及操作條件的確定提供良好的理論依據(jù)，為固定化酶在工業(yè)化生產(chǎn)中的實際應用提供一個可靠的技術參考，具有重大的現(xiàn)實意義。同時根據(jù)果膠酶和纖維素酶的協(xié)同效應，應用聯(lián)合固定化技術對雙酶的共固定化進行了初步探索，為這兩種酶開辟了新的應用領域。其主要研究結果如下： 1

3、、試驗首先通過化學共沉淀法合成了納米級Fe<,3>O<,4>粒子，并將其作為磁核利用乳化交聯(lián)法制備出磁性殼聚糖復合微球，利用TEM、SEM、FT-IR、激光粒度儀及紫外分光光度計等分別對微球的粒徑、形貌、結構、粒度分布和磁響應性進行了表征。結果表明所制得的磁性殼聚糖微球的粒徑在50nm，分布較窄，且呈規(guī)則的球形，紅外光譜測定了微球的特征官能團結構，且表明己包覆了Fe<,3>O<,4>粒子，分光光度法表明磁性微球具有很強的磁響應性，是一種

4、固定化酶的優(yōu)良載體。 2、通過酶促反應動力學試驗，得到pH、溫度、產(chǎn)物濃度、底物濃度對酶催化反應速度均有較大的影響，且產(chǎn)生了產(chǎn)物抑制和高濃度底物抑制作用。并求出了固定化果膠酶的米氏常數(shù)K’<,m>=2.67，游離酶的米氏常數(shù)K<,m>=2.25，即固定化酶對底物的親和力減小，這可能與固定化載體殼聚糖的空間障礙和擴散限制影響有關；同時求取產(chǎn)物抑制常數(shù)和底物抑制常數(shù)分別為K<,is>=0.234和K<,iP>=0.386，并得到了產(chǎn)

5、物抑制和底物抑制下的速率方程。 3、通過研究分配效應、外擴散限制及內(nèi)擴散限制對固定化酶反應系統(tǒng)的影響，給出了各因素影響下的動力學模型。 4、利用吸附法對果膠酶和纖維素酶進行共固定化試驗，優(yōu)化了共固定化的條件，即戊二醛濃度為5％、兩酶量比例為3：2、吸附時間為6h。并通過對游離態(tài)的和共固定化后的兩酶的酶學性質(zhì)對比得到：共固定化后兩酶的最適溫度升高；最適pH值降低，且范圍拓寬；熱穩(wěn)定性均有所提高；果膠酶半衰期為45天，纖維素