大孔胺基树脂微球的制备、表征及其在固定化酶中的应用

作     者：姜琴 

作者单位：陕西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：雷忠利

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：反向悬浮聚合 致孔剂 大孔微球 温敏性 固定化果胶酶 

摘      要：随着现代生物技术领域研究的发展,酶的生产和应用也日益广泛,因而也涌现出了很多的酶应用新技术,其中固定化酶技术的研究最为活跃。固定化酶具有小型高效、稳定性好、可重复并连续使用等优点,并且可以提高产物的纯度和过程效率,克服游离生物催化剂对环境敏感、性质不稳定、易失活或死亡等缺点。而载体材料对固定化酶性质的影响尤为重要,与其他材料相比,多孔材料的独特优势如较高的比表面积、多孔网络、易于进行化学改性,使得多孔材料在吸附、分离、固定化酶、生物医药等方面具有潜在的应用。 本论文通过反向悬浮聚合法制备新型的多孔材料,通过将现代多孔材料制备技术和生物固定化技术相结合,研究开发新型的固定化果胶酶,为生物酶营造一种生物友好的微环境,使酶的活性和稳定性提高。具体内容如下： 1.采用在反向悬浮聚合中加入致孔剂的方法,以环己烷为分散介质、span-80为分散稳定剂、丙烯酰胺为单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵为引发剂, N,N-二甲基甲酰胺为致孔剂,制备了大孔聚丙烯酰胺树脂微球。并且研究了分散稳定剂、引发剂、致孔剂及搅拌速度等对聚合产物粒径及孔径的的影响,确定了合成大孔聚丙烯酰胺树脂微球的最佳条件。利用红外光谱仪、环境扫描电镜、物理吸附仪、压汞仪以及激光粒度仪对所得产物结构、形貌以及各项性能进行了测试。研究发现,所得产物具有较大的孔径和比表面积,较高的吸水性能。 2.以大孔聚丙烯酰胺树脂微球为载体,固定化果胶酶,分别研究了pH和温度对固定化果胶酶活性的影响,固定化果胶酶的存储稳定性和动力学参数。研究发现,当固定化果胶酶的酶载量高达296.3 mg/g时,载体本身仍能保持较好的稳定性。并且所得的固定化酶的活性是自由酶的81.7%,固定化酶在放置30天后仍保持75%的活性,固定化酶的最佳温度和范围为50-60℃,最佳pH范围为3.0-5.0,固定化酶具有较高的操作稳定性,在连续使用10次后,固定化酶还有75%以上的活性。 3.采用在反向悬浮聚合中加入致孔剂的方法制备了温敏性大孔聚（丙烯酰胺-co-N-异丙基丙烯酰胺）微球,并以该微球为载体固定化果胶酶。研究发现,当固定化果胶酶的载酶量高达322.6 mg/g时,载体本身仍能保持较好的稳定性。特别是固定化果胶酶在pH为3.0-4.5温度为50-60℃的范围内仍能保持较高的酶催化活性。在存储30天后固定化酶的活性仍能保持为原来的80%左右,并且固定化酶具有较高的操作稳定性,在连续使用20次后,固定化酶还有68%以上的活性。更重要的是,由于载体具有温敏性,固定化酶可以通过反应液温度的改变来回收。