磁性高分子微球固定化脂肪酶催化油脂酯交换反应的研究

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合成了磁性壳聚糖和磁性聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)两种高分子微球,并用于脂肪酶的固定化。考察了加酶量,缓冲液pH,固定化时间,温度等因素对固定化效率及固定化酶活的影响,同时还研究了固定化酶的最适温度、pH及稳定性等性质。实验结果表明:采用共沉淀法合成的磁性壳聚糖微球,经戊二醛活化后进行脂肪酶的固定化,其最佳固定化条件为:磁性壳聚糖微球200mg时,酶浓度2.0mg·mL-1,缓冲液pH7.5,温度35℃,固定化时间3h,戊二醛浓度10%;水解反应最适温度35℃,最佳pH7.5。采用分散聚合法合成的磁性聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)微球,经碳二亚胺活化后进行脂肪酶的固定化,其最佳固定化条件为:磁性聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)微球200mg时,酶浓度2.0mg·mL-1,缓冲液pH7.5,温度35℃,固定化时间4h,碳二亚胺盐酸盐浓度0.25%;水解反应最适温度35℃,最佳pH7.5。采用IR,XRD,TEM和VSM等手段对所制备的载体及其固定化酶进行了表征,分析说明脂肪酶已固载于磁性高分子微球表面,并具有较强的稳定性,且磁性微球及其固定化酶显示出超顺磁性,便于分离与回收。将自制的两种磁性高分子微球固定化脂肪酶催化大豆油的酯交换反应,探讨了反应条件包括催化剂用量,醇油摩尔比,水含量,溶剂及游离脂肪酸对催化剂活性的影响。实验结果表明:磁性壳聚糖微球固定化脂肪酶催化大豆油酯交换反应的最佳条件是:醇油摩尔比4:1,催化剂用量60wt.%,水含量0.2wt.%,反应时间30h,溶剂为正己烷,大豆油转化率可达到84%;磁性聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)微球固定化脂肪酶催化大豆油酯交换反应的最适条件是:醇油摩尔比5:1,催化剂用量50wt.%水含量0.1.wt%,反应时间30h,溶剂为正己烷,大豆油转化率可达到83%。向酯交换体系中加入游离脂肪酸时,两种催化剂受到的影响都不是很大。此外,两种固定化酶都有较高的重复使用性。
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