改进溶胶-凝胶法和吸附法固定化醇脱氢酶的研究

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1、天津大学硕士学位论文改进溶胶-凝胶法和吸附法固定化醇脱氢酶的研究姓名：黄淑芳申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：姜忠义20040101摘要传统溶胶．凝胶(s01．gel)法进行酶的固定化具有酶活损失大和传质阻力大的缺点。本文以聚乙二醇(PEG)为多功能试剂对传统soI．geI过程进行改进，以提高固定化甲醇脱氢酶(ADH)的活性。以PEG为模板剂修饰凝胶，使凝胶的孔径由7．8nm增大到9．3nm，比表面积也由463m2．g。1增加到534m2．g～，底物在凝胶孔中的有效扩散系数提高到原来的1．4倍。用修饰后的凝胶固定化的ADH的活性比传统凝胶固定

2、化的ADH的活性高。此外，利用活化PEG(SC．PEG)为修饰剂对ADH进行修饰，以提高ADH在固定化后的活性，ADH的修饰度约90％。对修饰后的ADH进行固定化，ADH的活性比未经修饰的ADH的活性有明显提高。由甲醛转化为甲醇的酶促反应比较两条提高酶活途径下的四种固定化的ADH的活性；未修饰凝胶固定化修饰ADH(固定化ADHi-II)活性>修饰凝胶固定化修饰ADH(固定化ADHIV)活·tt>修饰凝胶固定化未修饰ADH(固定化ADHII)活性>传统固定化方法下的ADH(固定化ADHI)活性。而且固定化ADHII、ADHHI、ADHIV的稳定性均高于

3、固定化ADHI的稳定性。可见凝胶的修饰以及ADH的修饰均可提高固定化ADH的活性和稳定性，但是ADH的修饰较凝胶的修饰对提高ADH的活性效果明显。另外，为了比较吸附法与传统sol-gel包埋法固定化ADH的优劣，对两种方法固定化的ADH的活性进行了比较。采用大孔硅胶对ADH进行吸附，得到吸附动力学曲线和吸附等温线，ADH在硅胶上的吸附等温线可以用Langmuir方程拟合。并且分析了硅胶孔径对ADH吸附量的影响，得到大孔径的硅胶对ADH有着更大吸附量的结论。由甲醛转化为甲醇的酶促反应动力学实验测得的反应初速度及拟合得到的米氏常数表明吸附法固定化ADH表

4、现出比s01-gel法固定化ADH高的催化活性。关键词：溶胶．凝胶，聚乙二醇，吸附，固定化，甲醇脱氢酶AbstractEnzymeimmobilizationbytraditionalsol—gelapproachsuffersfromthedrawbacksofrelativelyhighenzymeactivitylossandhighmasstransferresistance，solutionstothisproblemhavebeententativelyexploitedherein，PEGswereemployedasmultifunc

5、tionaladditivestoenhanceimmobilizedenzymeactivities：1．Tetraethylorthosilicate(TEOS)derivedgelismodifiedinthepresenceofpolyethyleneglycol(PEG,molecularweight600)，theeffectsofPEGadditiontotheprecursorsolutiononthemicrostructureofthegelarestudied，thesizeofporesisincreasedintheresu

6、ltantgelsonthebridge-linkagebetweenPEGandprecursor,thusdiffusionratesiscomparablyincreasedt01．4times．2．PEGSuccinimidylCarbonate(sc-PEGmolecularweight5，000)isusedtomodifyalcoholdehydrogenase(AD玛beforebeingimmobilizedinthegelinordertOavoidthedamageofenzymeinsol-gelprocessandalsoi

7、mprovethepropertiesofgelssuchashydrophilicity．TheactivitiesofdiverseimmobilizedADHhavebeeninvestigatedbytheenzymaticreactionofconvertingformaldehydeintomethanol：unmodifiedgelimmobilizedmodifiedADH(ImmobilizedADHIII)>modifiedgelimmobilizedmodifiedADH(ImmobilizedADHIV)>modifiedge

8、limmobilizedunmodifiedADH(ImmobilizedADHII)>unmodified