论文部分内容阅读
Pickering乳液是由固体颗粒稳定的一类乳液。相比于表面活性剂乳液,Pickering乳液具有稳定性高、毒性小、绿色、环境友好等优势,已被应用于两相界面的生物催化领域。本论文通过乳液聚合法,将烷基硅烷改性的TiO2纳米颗粒（s-TiO2）包裹在海藻酸钙微球表面,制备出一种具有定制浸润性的海藻酸钙微球（Alg@s-TiO2）,该微球可稳定Pickering乳液,同时作为固定化酶的载体,在油水界面进行生物催化。本论文探究了载酶海藻酸钙微球稳定Pickering乳液以及强化两相界面生物催化的机理。在制备Alg@s-TiO2微球并稳定Pickering乳液的部分,本论文研究了海藻酸钙微球的浸润性调控并稳定Pickering乳液的机理。作者通过烷基硅烷对TiO2纳米颗粒的表面改性,制备了具有不同浸润性的s-TiO2纳米颗粒,使用Pickering乳液聚合法,在制备海藻酸钙微球的过程中将s-TiO2纳米颗粒吸附包裹在海藻酸钙微球表面,使海藻酸钙微球获得了适合的油水两亲性（三相接触角θ接近90o）。在制备过程中,无需改变海藻酸钙微球自身的性质,整个过程绿色温和。实验结果表明,s-TiO2纳米颗粒聚集成150 nm左右的团聚体包裹在海藻酸钙微球表面,根据改性试剂的不同碳链长度定制不同的表面浸润性,Alg@s-TiO2微球与s-TiO2纳米颗粒的浸润性拥有相同的变化趋势,当三相接触角增大时,二者稳定乳液的效果都随之下降。该研究拓宽了生物质材料稳定的Pickering乳液在生物医药、化妆品、食品工业以及酶工程等领域的应用。在油包水（W/O）型Pickering乳液强化界面酶催化反应部分,基于Alg@s-TiO2微球的制备,作者将假丝酵母脂肪酶固载在Alg@s-TiO2微球内部,获得了E@Alg@s-TiO2微球并用于稳定Pickering乳液进行水/正己烷体系的酶催化反应,即1-己醇与己酸的酯化反应。结果表明,通过绿色温和的凝胶化过程,脂肪酶具有17%的包封率和16 mg/g的负载量（脂肪酶/Alg@C6-TiO2）。E@Alg@s-TiO2微球稳定的乳液被证实为W/O型Pickering乳液。研究了E@Alg@s-TiO2微球浓度对乳液稳定性的影响,随着微球浓度增高从0.52 wt%,乳液液滴直径随之减小,稳定性提高。制备的Pickering乳液可稳定保存1年以上。通过与酶在Pickering乳液内水相和常规两相体系的酶催化反应对比发现,由E@Alg@s-TiO2微球稳定的Pickering乳液体系的酶活力比酶在乳液内水相和常规两相体系分别提高了1.4和10.8倍,并且由于海藻酸钙微球以及微球表面s-TiO2纳米颗粒的保护,稳定的Pickering乳液可重复使用10个批次共计240 h,并保持初始酶活力的90%以上。该研究成果为W/O型Pickering乳液两相催化的应用提供了新的方法。在水包油（O/W）型Pickering乳液强化界面酶催化反应部分,作者基于E@Alg@s-TiO2微球稳定Pickering乳液的研究,尝试用E@Alg@s-TiO2微球稳定液体石蜡/水的Pickering乳液进行三丁酸甘油酯的水解反应。结果表明,E@Alg@C6-TiO2微球的三相接触角为100o,在油水比为1:1.2时可稳定O/W型的Pickering乳液,研究了E@Alg@s-TiO2微球浓度对乳液稳定性的影响,随着微球浓度增高从13 wt%,乳液液滴直径随之减小,并且乳液稳定性提高。通过对比酶在Pickering乳液外水相以及常规两相体系的水解反应结果发现,由E@Alg@s-TiO2微球稳定的Pickering乳液体系对两相界面酶催化反应具有强化效果,其酶活力比游离酶在Pickering乳液外水相和常规两相体系分别提高了1.2和7.8倍,并且其稳定的Pickering乳液重复使用5个反应批次（每次反应时间10 h）保持了80%的初始酶活力。该研究为O/W型Pickering乳液在两相界面酶催化的应用提供了借鉴。