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羧甲基纤维素壳聚糖胶囊固定化蔗糖酶

发布日期:2015-07-07 10:24:55

羧甲基纤维素壳聚糖胶囊固定化蔗糖酶

固定化酶是指被局限在某一特定区域上的、并且保留了它们的催化活力、可以反复、连续使用的酶。 与游离酶相比,固定化酶具有下列优点:固定化酶极易与底物、产物分开;可以在较长时间内进行反复分 批反应和装柱连续反应;在大多数情况下,能够提高酶的稳定性;酶反应过程能够严格控制:产物溶液中 没有酶的残留,简化了提纯工艺;较游离酶更适合于多酶反应;可以増加产物的收率,提高产物的质量; 酶的使用效率提高,成本降低1 1-71。胶囊法固定化酶最接近自由酶的工作环境,能最大限度地保留酶的 活性。在己有的胶囊法固定化酶技术中,利用聚阴离子电解质一海藻酸和聚阳离子电解质一壳聚 糖、聚赖氨酸等间的静电作用形成多电解质络合物囊膜实现酶固定化的报道非常多18-121。羧甲基纤维 素是非常低价的聚阴离子电解质,也可与壳聚糖、聚赖氨酸等聚阳离子电解质形成多电解质络合膜实现 酶的固定化,但以羧甲基纤维素和壳聚糖为原料进行胶囊法固定酶的研究未见报道。本试验以壳聚糖 和羧甲基纤维素为原料制备羧甲基纤维素壳聚糖胶囊并用其固定蔗糖酶,考察羧甲基纤维素壳聚糖 胶囊固定化蔗糖酶的可行性。

酵母;澳门威利斯人88038(化学纯)壳聚糖(自制,脱乙酰度大于80 % )冰醋酸(分析纯)无水乙醇 (分析纯)十二烷基硫酸钠(SXS)葡萄糖(分析纯)氢氧化钠(分析纯)3 5二硝基水杨酸(化学纯) 蔗糖(分析纯)醋酸钠汾析纯)丙三醇(分析纯)等。
羧甲基纤維素壳聚糖胶囊的制备用6号注射器的针头将壳聚糖溶液滴入到100 m^的CMC 溶液中,硬化24 1后滤出,用IH4 6醋酸缓冲溶液洗涤后得羧甲基纤维素壳聚糖胶囊。实验中重点考 察壳聚糖浓度、CMQ农度、硬化时间、固定化温度对胶囊形成效果的影响。
蔗糖酶的制备S〕S(十二烷基硫酸钠)抽提法|131。称取酵母10 g加入60 mLQ 3 mmo/L的
3XS容解40°C水浴12 1后取出,4 & 12 000 r/min离心15 min上清液即为粗制酶液。在粗制酶液中 加入乙醇使其质量分数达0 30 4 °C放置过夜,然后在4 °C下12 000 r/mn离心15 min取上清液,追加 乙醇使其终质量分数达0 50 4 C放置1 h在4 C下12 000 r/min离心15 mn弃上清液,沉淀分为两 部分,一部分干燥后测定沉淀中粗酶含量;另一部分用4 6醋酸缓冲溶液配制成含粗酶0. 3%的酶 液,4 C保存备用。
羧甲基纤維素壳聚糖胶囊固定化蔗糖酶的制备取1. 2 2制备的粗酶液与10. 0 mL质量分数 为0. 02的壳聚糖溶液充分混合,按1 2 1相同的方法制备羧甲基纤维素壳聚糖胶囊固定化蔗糖酶。
羧甲基纤維素壳聚糖胶囊的表征①羧甲基纤维素壳聚糖胶囊形貌观察:将胶囊用刀片切开 后平铺在载玻片上晾干,用SM观察胶囊表面形貌。②胶囊强度的测定:将胶囊置于离心管中,在3 000转/mir离心30 mn后观察胶囊的破碎或保持完整性情况来表征胶囊的膜强度。
胶囊的形貌表面的微细结构见图1从图1可以看出,羧甲基纤维素壳聚糖胶囊球形规整,分散性 好,粒径均在3 mm左右佐上角a为胶囊照片)。SM观察可以看出,胶囊表面较均匀地分布许多孔径 在100~300 ni的微孔,这是反应底物和产物能有效迁移通过囊膜的基础。
壳聚糖和羧甲基纤維素浓度对胶囊形成的影响将壳聚糖溶液和羧甲基纤维素溶液按不同的 浓度组合制备胶囊,固化24 1后观察成球情况;再经3 000 r/mn离心半小时。当壳聚糖的质量分数为 0 02 CMC的质量分数为0 015时,制得的胶囊其成球性好,球形规则,机械强度最好,高于或低于此浓 度时均不能得到理想的胶囊。
固定化时间对成球效果的影响以质量分数为0 02的壳聚糖溶液,质量分数为0 015的CC 溶液制备胶囊,在室温下固化不同时间,经3 000 r/mn离心半小时后观察胶囊的变形情况。试验中发 现,随着固化时间的延长,囊膜强度逐渐増强,固定化时间为24 h后的囊膜强度基本不再变化,处理过 程中不再有皱缩或粘连的现象。
值对固定化酶活性的影响蔗糖酶在PH4 6时活性最大,试验中为考察固定化酶的耐酸碱 性能,分别将游离酶和固定化酶在任意1H值时的活性与各自在1H 4 6时活性的比值的变化来表征游 离酶或固定化酶活性受酸碱度的影响,测试温度40 °C (图2)。由图2可知,游离蔗糖酶在1H4 6 ~5 0 范围内活性最高,偏离这一 1H值范围其活性快速下降;当体系的1H 5 5时游离蔗糖酶的活性仅为最 高时的18%,当PH3 6时其活性为最高时的63%。而壳聚糖一羧甲基纤维素胶囊固定化蔗糖酶的活 性在1H4 6的偏酸性范围内随酸度増加,活性只是略有减低。当1H值高于5 0后固定化酶的活性才 明显降低,但其幅度也明显低于游离酶,说明蔗糖酶固定化后其耐酸碱性能明显提高。
固定化酶的最适温度体系的IH4. 6时,蔗糖酶在50 °C表现出最高的催化活性。游离蔗糖酶 和羧甲基纤维素壳聚糖胶囊固定化蔗糖酶在不同温度时相对于各自在50 °C的活性如图3所示。在低 于50 °C时,体系的温度变化对游离蔗糖酶和固定化蔗糖酶的活性影响基本相同;高于50 °C时,随体系 温度升高,游离酶的失活作用明显快于固定化酶,可见经羧甲基纤维素壳聚糖胶囊包封后的蔗糖酶耐 热性能有明显提高。
 
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