介孔分子筛固定褶皱假丝酵母脂肪酶及其催化性能研究

论文摘要

共轭亚油酸乙酯（Conjugated Linoleic Acid Ethy1 Ester,简写CLAEE）具有优异的亲脂性,性质稳定,在食品、药品、化妆品及饲料添加剂中具有广阔的应用前景,是共轭亚油酸（Conjugated Linoleic Acid,简写CLA）)良好的替代品。以脂肪酶催化合成CLAEE代替其传统的酸碱催化合成,具有反应条件温和、产品质量好等优点;此外,研究酶法合成CLAEE对分离两种具有重要生理活性的共轭亚油酸异构体9c,1 1t-CLA和10t,12c-CLA有很高的应用价值。本研究将褶皱假丝酵母脂肪酶（Candida Rugosa Lipase,简写CRL）固定到介孔分子筛上,以制备活性高、操作稳定性好的固定化CRL为主要目的,使其在共轭亚油酸和乙醇的酯化反应中具有较高的催化活性,实验主要内容包括:第一部分包括第三章和第四章,主要考察固定化载体对固定化CRL的影响。首先,采用三种不同结构的介孔分子筛HMS、SBA-15和MSU-H（7.2）为载体,采用物理吸附的方法制备固定化CRL。固定化CRL的活性与介孔分子筛的孔径、形貌有关。以MSU-H（7.2）为载体制备的固定化CRL的酶蛋白载量、酶活力和活力回收率最高,分别为1978.1U/g,46.8mg/g和28.1%,在催化CLA和乙醇的酯化反应中总的酯化率最大,为32.4%,两种异构体9c,11t-CLA的酯化率为67.2%,10t,12c-CLA的酯化率为17.3%。其次,研究了不同孔径的MSU-H为载体采用物理吸附法和吸附交联法制备固定化脂肪酶。结果表明,载体孔径的大小影响固定化CRL的活力。物理吸附制得的固定化CRL的酶活力和酶蛋白负载量随着载体BJH孔径（孔径分别为6、7.2、13.3nm）的增大而增加,其中孔径为13.3nm的样品MSU-H（13.3）为载体固定CRL时,固定化酶的活力、酶蛋白载量和酶活力回收率最高,分别为2104.3U/g、47.7mg/g和29.9%;在CLA和乙醇的酯化反应中,总酯化率为34.8%,其中9c,11t-CLA的酯化率为72.9%,10t,12c-CLA的酯化率为19.6%。吸附交联法制得的固定化CRL的酶活力和催化活性要低于物理吸附制得的固定化CRL,而操作稳定性相对较高。综合考虑固定化CRL的催化活性和稳定性,孔径为7.2nm的MSU-H适合作为载体制备固定化CRL。第二部分为第五章内容,主要研究氨基修饰的介孔分子筛MSU-H作为载体制备固定化CRL,考察不同的氨基负载量对固定化CRL活力和催化活性的影响。采用共缩聚的方法制备了理论氨基负载量为7.0～18.0%的NH2-MSU-H。以氨基负载量为15.0%的NH2-MSU-H为载体,采用物理吸附制备的固定化CRL的酶活力较高,为2496.6U/g,酶蛋白载量为34.4mg/g,活力回收率为35.5%,在CLA的酯化反应中酯化率最大,为27.8%。载体的理论氨基负载量影响固定化CRL的活力和催化活性,在实验的反应条件下,MSU-H表面氨基功能化不利于提高CLA的酯化率。第三部分为第六章内容,主要研究MSU-H载体中表面活性剂含量对固定化CRL的影响。以表面活性剂含量为38 wt.%的MSU-H为载体,采用吸附交联法制备的固定化CRL在酯化反应中的催化活性最好,总酯化率最高,为56.7%,其中,9c,11t-CLA的酯化率达到96.5%,而10t,12c-CLA的酯化率为40%,在反应中重复使用4次后,总酯化率从56.7%降至46.7%,剩余活力保持在82.4%,表现出良好的操作稳定性。以上涉及的载体介孔分子筛和制备的固定化脂肪酶的结构和化学性质采用X射线粉末衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、N2吸附-脱附等温线、扫描电镜分析（SEM）和热重-差热分析（TG-DTA）。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第一章文献综述

1.1 几种介孔分子筛的简介

1.1.1 SBA-15

1.1.2 HMS

1.1.3 MSU-H

1.2 脂肪酶及褶皱假丝酵母脂肪酶

1.2.1 脂肪酶

1.2.2 褶皱假丝酵母脂肪酶

1.3 介孔分子筛固定脂肪酶

1.3.1 介孔分子筛的有机功能化

1.3.1.1 后嫁接法合成有机功能化介孔分子筛

1.3.1.2 共缩聚法合成有机功能化介孔分子筛

1.3.2 介孔分子筛固定脂肪酶的方法

1.3.2.1 物理吸附法固定脂肪酶

1.3.2.2 包埋法固定脂肪酶

1.3.2.3 共价结合法固定脂肪酶

1.3.2.4 吸附交联法固定脂肪酶

1.3.3 影响介孔分子筛固定脂肪酶的因素

1.3.3.1 介孔分子筛的孔径与酶分子的尺寸大小的影响

1.3.3.2 介孔分子筛形貌的影响

1.3.3.3 介孔分子筛有机功能化的影响

1.3.3.4 合成介孔分子筛的模板剂的影响

1.3.3.5 介孔分子筛与酶蛋白的等电点及溶液的pH值的影响

1.4 固定化假丝酵母脂肪酶在酶催化反应中的应用

1.5 本论文研究的目的和思路

1.5.1 研究的背景

1.5.2 研究的目的与思路

1.5.3 研究的主要内容

参考文献

第二章实验设计

2.1 实验药品和仪器

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验仪器

2.2 固定化脂肪酶载体的制备

2.2.1 MSU-H的制备

2.2.2 氨基功能化的NH2-MSU-H的制备

2.3 固定化脂肪酶的制备

2.3.1 物理吸附法制备固定化脂肪酶

2.3.2 吸附交联法制备固定化脂肪酶

2.4 固定化脂肪酶催化反应实验

2.5 载体及固定化脂肪酶的表征方法

2.6 固定化脂肪酶活力的测定

2.6.1 溶液的配制

2.6.2 游离脂肪酶和固定化脂肪酶活力的测定

2.6.3 固定化脂肪酶酶蛋白载量的测定

2.6.4 固定化脂肪酶比活力和酶活力回收率的计算

第三章不同介孔分子筛固定CRL及其催化性能研究

3.1 实验部分

3.1.1 固定化酶载体的制备

3.1.2 固定化脂肪酶的制备

3.1.3 游离脂肪酶和固定化脂肪酶的催化反应实验

3.2 结果与讨论

3.2.1 载体的结构表征

3.2.2 固定化脂肪酶的表征

3.2.3 固定化脂肪酶的活性

3.2.4 固定化脂肪酶的催化活性

3.3 本章小结

参考文献

第四章不同孔径的MSU-H固定CRL及其催化性能研究

4.1 实验部分

4.1.1 MSU-H的合成

4.1.2 固定化脂肪酶的制备

4.1.3 固定化脂肪酶的催化反应实验

4.2 结果与讨论

4.2.1 载体的结构及表征

4.2.2 固定化脂肪酶的表征

4.2.3 固定化脂肪酶的活性

4.2.4 固定化脂肪酶的催化活性

4.2.5 固定化脂肪酶的操作稳定性

4.3 本章小结

参考文献

第五章氨基功能化的MSU-H固定CRL及其催化性能研究

5.1 实验部分

2-MSU-H的合成'>5.1.1 氨基功能化的载体NH₂-MSU-H的合成

5.1.2 固定化脂肪酶的制备

5.1.3 固定化脂肪酶的催化反应实验

5.2 结果与讨论

5.2.1 载体和固定化脂肪酶的表征

5.2.2 固定化脂肪酶的活性

5.2.3 固定化脂肪酶的催化活性

5.2.4 固定化脂肪酶的操作稳定性

5.3 本章小结

参考文献

第六章表面活性剂对固定化CRL的影响及催化性能研究

6.1 实验部分

6.1.1 载体的制备

6.1.2 固定化脂肪酶的制备

6.1.3 固定化脂肪酶的催化反应实验

6.2 结果与讨论

6.2.1 载体和固定化脂肪酶的表征

6.2.2 固定化脂肪酶的活性

6.2.3 固定化脂肪酶的催化活性

6.2.4 固定化脂肪酶的操作稳定性

6.3 本章小结

参考文献

第七章结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

攻读硕士学位期间论文发表情况

致谢

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