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基于人工合成高分子载体材料的固定化酶是目前国际上的研究热点,在国内尚未进行较为深入的研究。本文制备了聚丙烯酰胺/N,N’—亚甲基双丙烯酰胺固定化L—天门冬酰胺酶,并对所制备的固定化酶的性能进行了多方面的研究,考察了固定化L—天门冬酰胺酶催化动力学,建立了间歇和连续操作的动力学模型,并利用模型进行了仿真。 在对高分子载体材料的研究中,以丙烯酰胺/N,N’—亚甲基双丙烯酰胺/过硫酸铵/N,N’N’—四甲基乙二胺/聚乙二醇为体系,采用自由基溶液聚合合成了适用于包埋法固定化L—天门冬酰胺酶用的聚合物凝胶。研究结果表明在丙烯酰胺聚合体系中引入聚乙二醇作为控制聚合反应的聚合稀释剂,提高了凝胶的韧性,有效减缓了聚合放热现象,使得合成的载体材料更利于酶的包埋。 本文对固定化载体材料—凝胶的溶胀性能、机械性能和固定化酶活等因素进行了实验研究并给出了载体材料的实验优化方法。实验结果表明在交联剂浓度一定时,凝胶的溶胀比随着单体浓度的增加而逐渐减小;单体浓度一定时,凝胶溶胀比随着交联剂浓度的增加而逐渐减小。在交联剂浓度一定时,凝胶的刚性随着单体浓度的增加而逐渐增加。单体浓度较低时,凝胶刚性比随着交联剂浓度的增加而逐渐增加;单体浓度较高时,凝胶刚性比随着交联剂浓度的增加而变化甚微。 在对固定化L-天门冬酰胺酶的研究中,考察了酶负载量、酶促反应温度、pH值、操作稳定性以及存储稳定性等对固定化酶酶活的影响。研究结果表明,随着酶负载量的增加单位质量的固定化酶的酶促反应速率增加,但是单位负载量的固定化酶酶促反应速率却有所下降。随着负载量的增加Km(i)值逐渐减小,V(max(i)值逐渐增大。固定化L-天门冬酰胺酶的酶促反应最适pH值为8.0(0.01MTris-HCl缓冲液)。固定化L-天门冬酰胺酶经6次连续使用或存储42天后仍然保持较高的活力。 浙江人学阿士学位论 文 * 在对固定化L一天1“]冬酚胺酶酶促动力学研究中考察了酶促反应温度、负载 量以及内扩散阻力等对反应速率的影响。研究结果表明,随着反应温度或是负载 量的提高,酶促反应速率加快;由于内扩散阻力的存在致使反应初期实际反应速 率较理论值偏V。。 在对固定化L一天门冬酚胺酶酶促动力学模型研究中,考察了间歇和连续操 作两种情况,模型结果与实验值吻合的很好。本文还利用模型对酶负载量、有效 扩散系数、粒子尺寸、进料流率等对固定化酶颗粒内底物浓度分布曲线以及酶促 动力学曲线的影响进行了仿真。仿真结果表明酶负载量、有效扩散系数、粒于尺 寸、进料流率等对固定化酶颗粒内部底物浓度分布曲线和酶促动力学曲线的影响 十分明显。 本文的研究工作为以后进一步开发适用于工业生产、性能优良的固定化酶以 及研究固定化酶酶促聚合反应过程提供了必要的实验和理论基础。