无载体固定化猪胰脂肪酶

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交联酶聚集体(CLEAs)是一种将物理聚集体化学交联的无载体固定化技术,因其操作简单、稳定性强、重复利用率高、成本低廉以及酶活回收率高等优点,引起了酶学工作者的极大关注。猪胰脂肪酶(EC3.1.1.3)是一类重要的水解酶类,能够催化甘油三酯水解生成甘油和脂肪酸,在脂类的合成和水解中发挥着关键作用。将交联酶聚集体技术应用于猪胰脂肪酶的固定化预期会显著提高酶的稳定性和酶活回收率,但目前,仍未见关于猪胰脂肪酶交联聚集体方面的报道。本文优化了猪胰脂肪酶的水解条件,深入研究了猪胰脂肪酶交联聚集体的制备方法和酶学性质,并将其应用于生物柴油的催化合成中,主要包括以下内容:温度、pH值、底物浓度、酶浓度和反应时间均会影响猪胰脂肪酶的酶活力,在40oC、pH7.0、底物浓度1.0mg/mL、酶浓度为0.3mg/mL下反应20min,猪胰脂肪酶水解橄榄油乳化液的活性最大。在硫酸铵、乙醇、丙酮和聚乙二醇中,硫酸铵和丙酮对酶的沉淀性能最好,当硫酸铵饱和度为60%,丙酮浓度为50%(V/V)时,可将酶完全沉淀,且酶活损失较小。在沉淀开始之前,通过加入富含胺基的牛血清蛋白,有效地解决了猪胰脂肪酶难以被交联的问题,通过优化,当牛血清蛋白的添加量BSA:E(质量比)为1:10时,酶活回收率可达到90%以上。酶经无载体固定化后,有序结构含量增加,无序结构含量减少,活性和稳定性增加。利用交联酶聚集体技术,以饱和度为60%的硫酸铵和浓度为50%(V/V)的丙酮为沉淀剂,以戊二醛为交联剂,制备CLEAs。最适的工艺参数为:游离脂肪酶溶液的浓度为0.3mg/mL,沉淀时间为1.0h,1%(V/V)戊二醛的添加量分别为3mL和9mL,交联时间为2.0h。在此条件下制备得到的CLEAs酶活高达1433U/g。与游离酶相比,猪胰脂肪酶交联聚集体的热稳定性、pH稳定性、贮存稳定性和对有机溶剂的耐受性明显增强,表现为猪胰脂肪酶交联聚集体比游离的猪胰脂肪酶最适反应温度增加5~10oC,且在高温下热失活速率低;不仅如此,猪胰脂肪酶交联聚集体在更宽的pH范围内(6.0~9.0)仍保持高活性;且在4oC冰箱中放置120天后,仍保留了60%的活力,而游离酶基本失活;在甲醇溶液中处理72h后,猪胰脂肪酶交联聚集体保留了70%的活力,而游离的猪胰脂肪酶活力仅剩余40%。不同沉淀剂所制备的猪胰脂肪酶交联聚集体差异较小。优化了猪胰脂肪酶和猪胰脂肪酶交联聚体催化合成生物柴油的条件。猪胰脂肪酶在温度为35oC,醇油摩尔比为5:1的条件下,反应15h后,转化率达到75%。而猪胰脂肪酶交联聚集体在40oC、醇油摩尔比为6:1的条件下,反应12h后,转化率达到85%。
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