氧化纤维素基载体固定化β-半乳糖苷酶的研究

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1、学位论文万方数据学校代码：10225学号：B12064氧化纤维素基载体固定化13一半乳糖苷酶的研究指导教师姓名：申请学位级别：论文提交日期：授予学位单位：方桂珍教授博士2012年03月东北林业大学郭庆启东北林业大学学科专业：林产化学加工工程论文答辩日期：2012年06月授予学位日期：2012年06J习答辩委员会主席：论文评阅人：春岁厶栉素,tg-万方数据工学博士学位论文学校代码：10225学号：B12064lIllllllllilllIIIIIIilY2991671氧化纤维素基载体固定化p一半乳糖苷酶的研究博士研究生：郭庆启导师：方桂珍教授申请学位级别：工学博士学

2、科、专业：林产化学加工工程答辩日期：20l2年6月授予学位单位：东北林业大学万方数据UniversityCode：10225RegisterCode：B12064DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringSTUDYTHEIMMOBILIZATIONOFp—GALACTOSIDASEONOXYCELLULOSICCandidate：SUBSTRATECARRIERESSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Dateof0ralExamination：Universi

3、ty：GuoQingqiProf．FangGuizhenDoctorofEngineeringChemicalProcessingEngineeringofForestProductsJune，2012NortheastForestry万方数据摘要本课题根据纤维素结构中多羟基的特点，利用高碘酸钠选择性氧化和环氧氯丙烷接枝于纤维素中不同位置的羟基，分别制备出双醛氧化纤维素、环氧化双醛氧化纤维素和双醛氧化纤维素共聚磁性颗粒微球。根据氧化纤维素基载体结构中的醛基或环氧基团可以与酶分子结构中的非活性氨基发生共价结合反应的原理，在不使用任何交联剂或其它化学试剂的条件下，通过

4、共价键结合形成亚胺结构，使酶分子接枝在氧化纤维素基载体的表面，形成固定化酶。分别以制备出的氧化纤维素基材料为载体，进行了B一半乳糖苷酶的固定化研究。制备出的固定化酶可水解牛奶中的乳糖，生产低乳糖产品，对于满足乳糖不耐症人群对乳制品的需求和开发高附加值的纤维素产品具有重要的理论和实践意义。本课题是高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(项目编号：20060225008)中的部分内容。论文重点考察了不同氧化纤维素基载体固定化酶的制备工艺、酶学性质、化学和微观结构以及固定化酶的应用效果，主要研究结果如下：(1)通过碱活化和高碘酸钠选择性氧化，制备出C2，C3位双醛氧化纤

5、维素，首次采用C2,C3位双醛氧化纤维素为载体进行了B一半乳糖苷酶的固定化研究，结果表明：固定化时间4h，固定化温度4。C，酶与载体的质量比1：15，固定化pH6．5时，固定化酶的活力最高为0．523士0．015U·g～。酶学性质研究结果表明：游离的B一半乳糖苷酶和双醛氧化纤维素固定化酶的最适酶促反应温度为30。C，随着温度的升高，固定化酶的热稳定性要好于游离酶；游离的p一半乳糖苷酶和双醛氧化纤维素固定化酶的最适酶促反应pH值为7．5，固定化酶的耐酸碱稳定性要好于游离酶。米式方程分析结果表明，游离酶的Vmax=0．0159mol·rain～，Km=0．088mmo

6、l·L-1；固定化酶的Vmax=0．004469mol·min～，Km=0．169mmol·L～，p一半乳糖苷酶经过固定化后，对底物邻硝基一p—D．吡哺半乳糖苷的亲和力降低。经重复使用5次后，固定化酶的相对酶活力为60．712．08％。(2)以氯化亚铁、氯化铁和氢氧化钠为原料，通过化学共沉淀法合成Fe30。磁性颗粒，将其与活化后的纤维素通过悬浮包埋技术制备出磁性纤维素颗粒，并通过高碘酸钠将其选择性氧化生成氧化纤维素共聚磁性颗粒微球。结果表明，Fe，O。磁性颗粒的粒径分布比较集中，平均粒径为13．40t．tm。445nm条件下测得Fe304颗粒溶于无水乙醇溶液的吸光

7、度值为0．287+0．012，在磁场中相应的吸上高度为23+1．53mm。采用热重分析可知：氧化纤维素共聚磁性颗粒中双醛氧化纤维素的质量分数为75．8％，Fe，0。的质量分数为24．2％。以氧化纤维素共聚磁性颗粒为载体制备固定化D一半乳糖苷酶，酶学性质研究结果表明：固定化酶的最适酶促反应温度为40℃，最适酶促反应pH值为8．5，米式方程测定结果表明固定化酶的Vmax--0．00454kmol·min一，Km=0．119mmol·L一。采用真万方数据摘要字过滤和磁铁吸附两利t方式分别进行固定化酶的重复性试验，经重复使用6次后二者的相对酶活力分别为64．67+1．53

8、％和52．