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本论文以聚乙二醇(PEG)为结构模板,采用溶胶-凝胶法,分别合成出了SiO2-CaO-P2O5-ZnO多级孔生物活性玻璃(ZCSP-BNG)、SiO2-CaO-P2O5-Fe2O3磁性生物活性玻璃(MMBG)和SiO2-CaO-P2O5-MgO多孔生物活性玻璃(MCSP-BNG);以酵母细胞为模板合成出了介孔球形磷酸锌(ZP)纳米粉体。并对合成出的材料进行了载酶固定化性能测试。 结构性能测试分析结果表明,合成的ZCSP-BNG具有多级孔结构,其微孔孔径约为100~200nm,介孔孔径约为2~40nm;PEG模板添加量影响ZCSP-BNG的微孔结构,ZnO加入量影响ZCSP-BNG的玻璃网络结构的连通性和介孔结构,当PEG的含量达到10wt%,ZnO加入量15mol%时,合成的ZCSP-BNG直接固定化葡萄糖氧化酶后的活性为352U g-1,酶负载率达到了95%,固定化酶的最佳反应温度为50℃,比游离酶提高了10℃;最佳pH值为6;重复使用次数达到了7次,仍保留原活性的40%;每公斤材料节约5-13g酶,节约4000-10000元经济成本。因此,这种材料是一种理想的酶载体材料,可满足生物酶技术,食品以及生物医学应用的要求。 合成的MMBG其饱和磁化强度为724×10-7T,直接固定化葡萄糖氧化酶后的活性为239U g-1,酶负载率达到了71%,固定化酶的最佳反应温度为50℃,比游离酶提高了10℃;最佳pH值为6;重复使用次数达到了8次,仍保留原活性的40%。 合成的MCSP-BNG直接固定化葡萄糖氧化酶后的活性为235U g-1,酶负载率达到了98%,固定化酶的最佳反应温度为50℃,比游离酶提高了10℃;最佳pH值为6;重复使用次数达到了5次,仍保留原活性的50%。 合成的介孔球形磷酸锌纳米粉体直接固定化葡萄糖氧化酶后的活性为208U g-1,酶的负载率达到了97%,固定化酶的最佳反应温度为50℃,比游离酶提高了10℃;最佳pH值为6;重复使用次数达到了5次,仍保留原活性的50%左右。 本实验以聚乙二醇和酵母细胞为模板合成出了多种形貌的酶固定化载体材料,并对其合成机理和载酶固定化机理进行了探索。研究结果表明,合成材料具有独特的表面化学性能和更好的生物活性和相容性,酶键合力强,对酶活性损害小。特别是,孔结构和尺寸与酶分子匹配好,既防止了酶分子泄漏,又使底物和产物分子能自由扩散。因此,明显提高了酶直接固定化性能、热稳定性和回收重复利用率。这为大规模应用酶催化技术提供了一个简单、廉价有效的新途径。