海洋脂肪酶的吸附固定化研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 林海蛟 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 授予单位 | 南海海洋研究所 |
| 导师 | 胡云峰,邓毛程 |
| 关键词 | 海洋来源脂肪酶，吸附固定化，硅藻土，大孔吸附树脂，添加剂 |
| 学位名称 | 专业学位硕士 |
| 学位专业 | 生物工程 |
| 其他题名 | Study of the Immobilization of Marine-derived Lipase through Adsorption |
| 英文摘要 | 脂肪酶存在于动物、植物和微生物中，可以催化酯水解反应和酯化反应，是一种应用广泛的生物酶。但是游离的脂肪酶的稳定性低、不易回收、对环境敏感等缺陷限制了其工业化利用。将脂肪酶固定在限定空间区域从而制备出固定化脂肪酶，可以克服游离脂肪酶的缺陷。本论文主要从固定化载体、固定化方法和添加剂在固定化过程的影响这三个方面进行实验探究。（1）以硅藻土为载体、乙二醇缩水甘油醚为交联剂进行先吸附后交联固定化海洋来源的脂肪酶，并探究固定化酶的酶学性质。在单因素基础上结合正交实验，确定最佳吸附条件为：20 ℃，pH 5.0的0.1 mol/L柠檬酸钠缓冲液，载体投放量2 g，吸附时间6 h。最佳交联条件为：30 ℃，交联6 h，交联剂浓度为1.2%。吸附交联后酶活力达124.83 U/g，酶活力回收率高达67.31 %。固定化脂肪酶连续操作5次依然保持良好的酶活性，对比游离酶，最适反应pH没有改变，但是固定化酶最适反应温度为50 ℃，比游离酶提升5 ℃。同时，固定化脂肪酶展示出较好的机械稳定性和储存稳定性。结果证明硅藻土先吸附后交联固定化海洋来源脂肪酶在工业酶固定化上有良好的应用前景。（2）以硅藻土为载体对海洋来源的脂肪酶进行吸附固定化，并首次系统的探寻添加剂对吸附固定化过程的促进作用。分别以海藻糖、(NH4)2SO4、丙氨酸等为添加剂，采用单因素和正交实验结合的方案优化条件。结果显示，添加海藻糖时最优条件为：磷酸钠缓冲液pH 6.5，固定化温度20 ℃，载体量投放量0.5 g，海藻糖浓度15 mmol/L，固定化时间11 h，酶活力达到94.35 U/g，比不含添加剂的空白组酶活力高出36.76%；添加(NH4)2SO4时最优条件为：柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液pH 4.0，固定化温度30 ℃，载体投放量1.0 g，(NH4)2SO4浓度为15 mmol/L，固定化时间6 h，酶活力达到73.21 U/g，比不含添加剂的空白组酶活力高出16.61%；添加丙氨酸时最优条件为：柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液pH 4.5，固定化温度25 ℃，载体投放量0.5 g，丙氨酸浓度为15 mmol/L，固定化时间4 h，酶活力达到134.18 U/g，比不含添加剂的空白组酶活力高出12.45%。采用不同添加剂时，缓冲液类型、pH和固定化时间等条件对硅藻土吸附脂肪酶的过程有着较大的影响，这些影响的原因值得进一步深入的研究。（3）以大孔吸附树脂DA-201为载体对海洋来源脂肪酶固定化，并进一步探寻添加剂对固定化过程的影响。分别以NH4Cl、甘露糖和甘氨酸为添加剂，采用单因素和正交实验相结合的方法优化条件。结果显示，以NH4Cl为添加剂的最优条件：柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液pH 6.0，固定化温度30 ℃，载体投放量0.5 g，NH4Cl浓度为25 mmol/L，固定化时间3.0 h，酶活力达到115.27 U/g，比不含有添加剂的固定化酶固定化效率提高47.42%。以甘露糖为添加剂最优条件：磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液pH 7.0，固定化温度35 ℃，载体投放量0.5 g，甘露糖浓度10 mmol/L，固定化时间4.5 h，酶活力达到122.75 U/g，比不含有添加剂的固定化酶固定化效率提高6.50%。以甘氨酸为添加剂的最优条件：磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液pH 7.0，固定化温度20℃，载体投放量0.5 g，甘氨酸浓度为25 mmol/L，固定化时间7.5 h，酶活力达到141.69 U/g，比不含有添加剂的固定化酶固定化效率提高26.12%。采用不同添加剂对大孔吸附树脂DA-201的吸附固定化过程有较大影响，可以极大的提高吸附效率；同时发现缓冲液类型、pH、温度、添加剂浓度和固定化时间等对DA-201树脂吸附脂肪酶有很大影响，对后续吸附固定化工业酶研究有较好的参考价值。（4）以新戊二醇二缩水甘油醚为交联剂、硅藻土为载体进行先交联后吸附固定化海洋来源脂肪酶，并探究固定化酶的酶学性质。交联和吸附各进行单因素与正交实验，并测定固定化酶的酶活力。结果显示，交联最佳条件为：pH 5.5，温度35 ℃，交联剂浓度0.5%，交联时间2 h；吸附最佳条件为：温度40 ℃，载体量1.5 g，吸附时间5 h，此工艺条件所制备的固定化脂肪酶活力达113.29 U/g，酶活力回收率可达72.89%。与游离脂肪酶相比，所制备的固定化脂肪酶具有更好的温度稳定性和pH稳定性；同时固定化的脂肪酶具有良好的储存稳定性，在4℃保存60天依然保持87%以上的酶活力；连续操作5次依然保持60%以上的酶活性。基于环氧交联剂新戊二醇二缩水甘油醚和硅藻土载体，进行先交联后吸附固定化海洋脂肪酶具有良好的工业应用前景。综上所述，本学位论文通过不同的固定化方法所制备的固定化脂肪酶，其酶活力和酶活力回收率较高，固定化过程优化的技术参数能够为后续脂肪酶固定化研究和固定化酶工业提供理论参考。 |
| 源URL | [http://ir.scsio.ac.cn/handle/344004/18078]  |
| 专题 | 南海海洋研究所_学位论文（硕士） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 林海蛟. 海洋脂肪酶的吸附固定化研究[D]. 南海海洋研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：南海海洋研究所
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