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纤维素是地球上最丰富的可再生资源,纤维素酶(cellulase)是降解纤维素的一组酶系的总称,它是由内切葡萄糖苷酶、外切葡萄糖苷酶和纤维二糖酶三类不同催化反应功能的酶组成,只有在这三类酶的协同作用下,最终才能把纤维素分子降解成葡萄糖。大多数纤维素酶都有一个或多个催化结构域和纤维素结合区,中间由一段可辨认的连接肽(linkerpeptide)所连接,只有少数微生物和高等植物产生的纤维素酶不具有这类结构域。
壳聚糖是甲壳素经化学法和酶法脱乙酰处理的产物,是由占大部分D-氨基葡萄糖和少量的N-乙酰-D-氨基葡萄糖β-(1,4)糖苷键连接起来的直链多糖,化学名为(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖,结构类似于纤维素。经过脱乙酰化处理生成的壳聚糖大分子中存在大量的游离氨基,使其溶解性能大大改观,由于壳聚糖所特有的各种生理活性和功能性质,使其在保健食品、生物医药、日用化妆品、医疗诊断和生物生理等方面具有独特的应用价值。
固定化酶是20世纪60年代开始发展起来的一项新技术产物,是指经物理或化学方法处理,使酶变成不易随水流失即运动受到限制,而又能发挥催化作用的酶制剂,也曾叫过水不溶酶。目前已建立的固定化方法分为载体结合法、包埋法及交联法三类。它比游离酶具有多方面的技术优点,正在被人们所接受并逐步应用于我国的国民经济建设中。
本文用壳聚糖作为载体、戊二醛作为交联剂来固定化纤维素酶。试验发现交联剂的最佳交联浓度为5%。以固定化pH值、壳聚糖与酶的比例、戊二醛处理时间为三因素,做三因素三水平试验。通过L。(34)正交试验设计进行优化试验,采用DPS数据处理系统软件处理数据,结果显示用该方案来固定化纤维素酶是可行的,并且固定化效率最高为69.12%,最佳条件为固定化pH值为8、物料比为1:0.03、处理时间为12小时。
通过对固定化前后酶的动力学分析,发现固定化酶的最适温度由50℃升高到60-80℃,这表明纤维素酶经壳聚糖固定化之后,对热的稳定性明显提高;固定化酶的最适pH比原酶要低,往酸性方向移,且在弱酸性范围内受pH的影响较小;表观米氏常数由8.996×10-3g/l减小到2.3×10-3g/l,表明该纤维素酶经固定化后,与底物的亲和力有所增加。半衰期为35天左右。