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固定化核酸酶P1酶膜反应器的研究与应用

作　者: 高涵
导　师: 杨大令
学　校: 大连理工大学
专　业: 膜科学与技术
关键词: 核酸酶P1 固定化酶膜固定化酶膜反应器 5’-核苷酸
分类号: TQ052
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

酶膜反应器作为新兴的多学科交叉研究领域,将生物酶的高催化活性与分离膜的选择透过性结合起来,实现了反应与分离的同步进行,具有很高的效率。本论文采用课题组自主研发的耐高温特种工程树脂——含二氮杂萘酮结构聚芳醚砜酮（PPESK）制备的中空纤维超滤膜设计了固定化酶膜反应器,对其进行了系统的研究,并对其在5’-核苷酸生产中的应用进行了考察。主要内容如下:实验考察了固定化核酸酶P1的部分酶学性质。结果表明,固定化核酸酶P1的最适pH值为5.4,比游离酶的最适pH值提高了0.2个单位,而且固定化酶有更好的pH稳定性;固定化酶的最适温度为70℃,比游离酶提高了10℃,而且热稳定性也有大幅度的提高,70℃温浴4 h仍有30%以上的酶活力;一定剂量的Zn²⁺对核酸酶P1的酶活性有激活或强化的作用,但如果剂量过大会引起酶的失活。研究了固定化条件的优选,考察了酶液浓度、明胶浓度、戊二醛浓度、固定化时间、固定化温度等因素对固定化酶活力的影响,通过实验数据,得出固定化的最佳条件是:酶液浓度为200 mg·L^-1,pH为5.2,固定温度为35℃,固定时间为30 min。研究了IEMR的酶解工艺。考察了反应温度、时间、压力、pH值、Zn²⁺浓度、底物浓度、载酶量等因素对IEMR工作性能的影响。结果表明,在65℃、表压0.1 MPa、pH为5.4、Zn²⁺浓度为0.0006 mol·L^-1、底物浓度为2%、载酶量为200 mg·L^-1的条件下工作5小时IEMR的催化水解转化率可达85%左右。考察了IEMR的膜污染情况,分析了膜污染的原因,采用的膜清洗条件为:60℃质量体积分数为2%的NaOH溶液,在表压0.1 MPa下反向清洗30 min,通量恢复率达到90%以上;还考察了IEMR的重复使用性。实验表明,重复使用第二次所得到的转化率最高,实验重复4次后,最高转化率仅下降了7%,说明IEMR的重复使用性能较好,满足工业生产需求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
引言  10-11
1 文献综述  11-33
  1.1 膜反应器  11-15
    1.1.1 概述  11
    1.1.2 膜反应器的定义和特征  11-12
    1.1.3 膜反应器中膜的功能  12-15
  1.2 酶的膜固定化  15-22
    1.2.1 酶固定化的意义  15-16
    1.2.2 固定化载体的选择  16
    1.2.3 传统的固定化方法  16-19
    1.2.4 新型固定化方法  19-21
    1.2.5 固定化方法的选择与比较  21-22
    1.2.6 固定化酶的性质  22
  1.3 酶膜反应器  22-29
    1.3.1 概述  22-23
    1.3.2 操作特点  23
    1.3.3 分类  23-26
    1.3.4 应用  26-29
  1.4 核酸酶P1的研究进展  29-31
    1.4.1 核酸酶P1的性质、结构及作用机制  29-31
    1.4.2 核酸酶P1的固定化  31
  1.5 选题依据和研究内容  31-33
2 固定化核酸酶P1的部分酶学性质研究  33-45
  2.1 前言  33
  2.2 实验部分  33-37
    2.2.1 实验材料和试剂  33-34
    2.2.2 实验仪器与设备  34
    2.2.3 实验方法  34-37
  2.3 结果与讨论  37-44
    2.3.1 核酸酶P1的最适pH值和pH稳定性  37-39
    2.3.2 核酸酶P1的最适反应温度及热稳定性  39-42
    2.3.3 Zn~(2+)离子浓度对酶热稳定性的影响  42-43
    2.3.4 固定化核酸酶P1的贮藏稳定性  43
    2.3.5 米氏常数的测定  43-44
  2.4 小结  44-45
3 固定化酶膜的制备与性能研究  45-57
  3.1 前言  45-46
  3.2 实验部分  46-49
    3.2.1 实验材料与试剂  46
    3.2.2 实验仪器与设备  46-48
    3.2.3 实验方法  48-49
  3.3 结果与讨论  49-55
    3.3.1 膜材料的选择  49-50
    3.3.2 固定化方法的选择  50-51
    3.3.3 固定化条件的研究  51-55
  3.4 小结  55-57
4 固定化酶膜反应器制备5’-核苷酸的研究  57-74
  4.1 前言  57-58
  4.2 实验部分  58-63
    4.2.1 实验材料与试剂  58
    4.2.2 实验仪器与设备  58-61
    4.2.3 实验方法  61-63
  4.3 结果与讨论  63-72
    4.3.1 IEMR与REMR两种反应器的对比  63-64
    4.3.2 IEMR的工艺研究  64-70
    4.3.3 IEMR的膜污染及处理  70-72
    4.3.4 IEMR的重复使用性能  72
  4.4 小结  72-74
结论  74-75
参考文献  75-81
附录A 本论文中常用的缩写及意义  81-82
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  82-83
致谢  83-84

固定化核酸酶P1酶膜反应器的研究与应用

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