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树脂固定化漆酶条件优化及数学模型的建立

作　者: 任静
导　师: 张杰
学　校: 东北林业大学
专　业: 微生物
关键词: 大孔树脂漆酶固定化数学模型
分类号: Q814.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

固定化酶在保持其高效、专一及温和的酶催化反应特性的同时,还存在稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续及可控、工艺简便等一系列优点。因此,开发出一种良好的固定化载体和固定化方法对酶工程方面的研究具有重要意义。本文研究主要应用大孔树脂D380这种孔径与比表面积都比较大的高分子聚合物材料,利用戊二醛作为交联剂对漆酶进行固定化：对树脂固定化漆酶的条件进行了优化、建立了固定化条件的数学模型、对游离漆酶和固定化漆酶的各种酶学性质进行比较分析并用固定化漆酶对染料进行了初步的降解试验。通过对影响漆酶固定化的9项单因素的考察,优化出漆酶的最佳单因素固定化条件为：交联剂浓度为10%、交联时间为2小时、交联温度40℃、固定化pH为6.0、酶稀释倍数为500、给酶量为10ml、PEB离子浓度为0.2mol/L、固定时间为6小时,固定温度为30℃。通过正交实验将固定化条件进行优化,利用SPSS软件和SAS V8.2软件进行了响应面分析法优化并构建出了数学模型最后得出最佳工艺条件为：交联剂浓度为10%、交联时间为2小时、交联温度31℃、固定化pH为7.2、酶稀释倍数为900、给酶量为10ml、PEB离子浓度为0.2mol/L、固定时间为6小时,固定温度为30℃。优化条件下验证试验结果为：固定化酶活平均结果为15.53 U/g,该实验值(15.53 U/g)与模型的理论值(15.95 U/g)的差值仅占理论值的2.63%,进一步说明所建立的模型是切实可行的。以ABTS作为底物对固定化漆酶与游离漆酶的最适pH、最适温度、热稳定性、米氏常数等酶学性质进行了比较：游离酶的最适温度为50℃,固定酶的最适温度为40℃,固定化漆酶能在较低温度下进行反应；游离酶和固定化漆酶的最适pH均在pH=3处,但当pH>4时固定化酶的酶活更高,说明固定化酶更耐酸碱性；固定化漆酶在pH 3-5的环境中保存1h,其相对活力仍然保持在80%以上。而游离漆酶在pH 3-5的环境中相对活力不太稳定最低降至60%左右,说明固定化漆酶的pH稳定性较游离酶稳定；固定酶在20℃-40℃保温2小时后酶活保持在75%以上,而游离酶的酶活则降到了50%以下,漆酶经过固定化后的其热稳定性得到了明显的提高；固定化酶在30天过后仍然保持了60%左右的酶活,而游离酶酶活30天后酶活仅残存20%,说明固定酶的贮藏稳定性较好；固定酶在循环使用10次后,仍能保持40%左右的活性,表明了固定化酶能够多次反复使用。游离漆酶、固定化漆酶对染料刚果红的研究表明,12 h降解率分别为23.66%和38.77%,固定化漆酶的脱色效果优于游离漆酶,说明固定化酶为漆酶的酶促反应提供了良好的微环境,在长时间的降解过程中,固定化酶受环境的影响较小,对pH和温度都有更大的适用范围,最终达到较高的降解效果。

树脂固定化漆酶条件优化及数学模型的建立

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