勃姆石溶胶凝胶法固定化酶的研究

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溶胶-凝胶法因具备制备工艺简单、条件温和等特点,成为研究者青睐的酶固定化方法之一。目前,溶胶凝胶法一般利用有机醇盐或者金属醇盐水解包埋酶,使用最多的是硅基材料。由于醇盐价格昂贵,并且在反应中产生醇,对酶分子的结构造成破坏,所以限制了该法的工业应用。与硅基材料相比,铝基材料具备更大的表面积和更强的机械性能等特点,在固定化酶领域具有潜在的应用前景。其中,勃姆石作为一种常用的铝基材料具有很好的应用价值,至今尚未见到关于勃姆石固定化酶的报道。为了开发新型的固定化酶载体材料,本研究以铝酸钠作为前驱体通过溶胶-凝胶法制备了勃姆石,并将其作为载体应用于酶固定化。首先利用SEM、TEM、XRD、FTIR、TGA、BET等表征手段对其结构、形貌和物理化学性质进行了一系列研究。然后,采用溶胶凝胶法将模型酶蛋白(过氧化氢酶CAT)包埋于勃姆石载体中,对固定化酶的包埋率、包埋机理和催化特性进行研究。其次,利用勃姆石包埋醇脱氢酶(YADH),并将其应用于CO2到甲醇的转化过程中。实验表明,勃姆石能够高效固定化YADH,并且保护了YADH的催化活性。但是,固定化YADH泄漏率较高,重复使用稳定性差,不易回收。第三,为了解决勃姆石的泄漏率高和回收难问题,制备了海藻酸-勃姆石杂化凝胶微球,用SEM、XPS、BET等手段对其结构、形貌和物理化学等性质进行了表征,并考察了固定化酶的泄漏率、催化特性以及回收难易等特性。结果表明,与勃姆石和海藻酸相比,海藻酸-勃姆石杂化凝胶微球中的酶泄漏率降低了很多。海藻酸-勃姆石杂化凝胶微球固定化YADH的温度、酸碱、存储和重复使用稳定性均较勃姆石或海藻酸固定化YADH有了显著提高。
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