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包埋法作为非常有效的酶固定化方法之一,目前在生物工程和技术领域应用广泛,且倍受众多研究者的关注。酶包埋过程的关键因素是酶固定化载体设计和制备,为酶创造出适宜的微环境。论文首先分析并提出了影响固定化酶所处载体微环境的主要因素,包括载体的亲疏水性、结构形态和刚柔性以及反应活性。设计并制备出三类海藻酸-二氧化硅杂化凝胶用于三种脱氢酶的分别固定化和共固定化,系统考察了有机-无机杂化载体对酶活性和稳定性的影响。由海藻酸和二氧化硅以不同的杂化方式制备出的三类凝胶分别为:(1)在海藻酸凝胶中掺杂二氧化硅胶体颗粒和二氧化硅纳米管的I型ALG-SiO2杂化凝胶;(2)二氧化硅前驱体水解缩聚和海藻酸交联同时进行的双交联法制备的II型海藻酸-二氧化硅杂化凝胶;(3)将二氧化硅涂覆于海藻酸凝胶颗粒表面得到的III型海藻酸-二氧化硅杂化凝胶。采用FTIR、SEM、TEM、DMA以及BET等多种手段对杂化凝胶进行表征,比较不同的制备方式对所得杂化材料的结构及物理化学性质的影响。以辅酶NADH为探针分子,考察了杂化凝胶的扩散性质。以酵母醇脱氢酶为模型蛋白,分别考察了空白海藻酸凝胶以海藻酸-二氧化硅杂化凝胶固定化酶时的包埋率、酶活性、稳定性以及固定化酶酶促反应的动力学性质等。结果表明,醇脱氢酶在空白海藻酸凝胶中的包埋率仅为68.4±3.9%,在三类海藻酸-二氧化硅杂化凝胶中的包埋率都有不同程度的提高,尤其在II型海藻酸-二氧化硅杂化凝胶中,醇脱氢酶的包埋率最高,达到了93.3±1.6%。并且由于杂化凝胶能够为酶创造出更为适宜的微环境,酶的活性和稳定性因而得到了显著提高。相比之下,以II型ALG-SiO2杂化凝胶提供的微环境最为适宜,所以II型ALG-SiO2杂化凝胶包埋酶的活性和稳定性最高。本论文还对二氧化碳的酶法转化进行了研究,采用II型ALG-SiO2杂化凝胶将三种脱氢酶(酸脱氢酶、醛脱氢酶、醇脱氢酶)共同包埋,在常温常压下,通过三步酶促连串反应催化二氧化碳转化为甲醇,以NADH为基准的甲醇收率高达97.2%。