论文部分内容阅读
酪氨酸酶(tyrosinase)是多酚氧化酶的一种,广泛存在于植物、动物和微生物中,该酶具有重要的生理生化特性,在食品、精细化工、医药、环境工程等领域具有广泛的应用,如苹果汁脱除酚类,污水处理等。近年来,国内外对该酶固定化的研究越来越多,但固定方法成本高、效率低、稳定性比较差,开发出简便、实用的固定方法以及新型固定载体材料成为当前研究的首要任务。而海藻酸钠、琼脂、明胶等作为一种天然高分子载体材料,因其安全、环保以及工艺方面的优良性已广泛应用于酶的固定化,所以利用它们来固定酪氨酸酶成为可能。本论文研究之一是从海藻酸钠等五种载体中筛选出最佳固定载体,并优化其固定化条件和固定化酶的反应条件,为进一步改进酶固定化的生产工艺提供了实验依据。研究之二是将琼脂、明胶组合,协同固定化酪氨酸酶的探究,为新型固定化载体的开发利用打下了基础。
1.最佳固定载体的选择
琼脂是五种材料中固定效果最好的载体,固定化酪氨酸酶的活力回收率达到87.9%。首先利用包埋法和交联法对五种载体材料进行实验分析,得到固定化酶的活力回收率,分别为海藻酸钠:80.9%、卡拉胶:50.2%、明胶:62.2%、壳聚糖:38.3%、琼脂:87.9%。结果表明:琼脂和海藻酸钠固定化酪氨酸酶的活力回收率相对较高;接着对海藻酸钠和琼脂固定化酪氨酸酶进行全面的比较分析,综合考虑pH、温度、重复使用次数和贮存稳定性等因素,研究固定化酪氨酸酶的反应工艺参数。结果显示:酪氨酸酶经固定化后,能保留较高的酶活性,具有较广泛的pH值作用范围、较好的重复使用性与反应稳定性、较长的贮存时间。但是琼脂在固定化酶的反应条件:pH值作用范围、温度变化范围、重复使用次数和贮存稳定性等方面更优于海藻酸钠,且在最佳条件下海藻酸钠固定化酶的活力回收率只有75.0%,而琼脂固定化酶的活力回收率达到87.9%。所以笔者选择琼脂作为酪氨酸酶的最佳固定化载体。
2.琼脂-明胶协同固定酪氨酸酶的研究
为了开发出成本低、效率高、稳定性好的固定化载体,笔者将琼脂和明胶两种天然高分子环保材料进行组合,采用包埋法协同固定酪氨酸酶,与单独的琼脂包埋法进行比较,并对固定化酶的酶学性质进行研究,得出较好的固定化载体和最优固定化酶的工艺条件。结果表明:3%的琼脂、8%的明胶与酶液在4℃条件下固定化2h得到较好的固定化酶,同时固定化酶在在pH为7.0、温度为40℃的条件下,前四次反应中酶活保存率均达到90%以上,在连续使用lO次后其相对酶活力仍保留68.9%,24d后该固定化酶的残余活力保留原酶活性的70.4%,酶活损失不大。琼脂-明胶协同固定法与单独的琼脂、明胶作为载体法进行比较,它不仅具有后者体系中的诸多优点,同时该方法得到的固定化酶比使用后者得到的固定化酶具有更好的温度敏感性、更好的反应稳定性和更好的贮存稳定性,具有较长的使用寿命。所以该方法制得的固定化酪氨酸酶可以广泛的应用于酶固定化的工业生产,具有较好的工业应用前景;同时也为新型酶固定化载体的开发利用打下了基础。
酪氨酸酶是一种多酚氧化酶,和我们的日常生活密切相关,同时固定化酶是二十世纪六十年代后期迅速发展起来的一项新技术,近几年受到广泛的关注,笔者首次研究用琼脂-明胶协同固定法处理酪氨酸酶,取得了较好的结果,并使固定化的酪氨酸酶有望应用于酶固定化的工业生产,为进一步改进酶固定化的生产工艺提供了实验依据。同时,随着近年来酶生物传感器的研究发展,本实验也为酶在电极上的固定打下了基础,对传统固定化酶制剂在多种领域中应用的拓展与开发新型酶固定化载体的研究,是一种有益的尝试。