【摘 要】
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电纺纤维材料由于具有高比表面积和可调节孔隙率,可以被用于酶固定化的载体,进而提高酶的可重复利用率,降低使用成本。本文通过3D打印结合近电场静电纺丝技术制备了性能良好的纤维膜,用于木聚糖酶的固定化,从而提高酶的储存和操作稳定性。首先,对静电纺丝机进行了改造,优化纺丝参数和确定3D图形,选取聚乙烯醇（PVA）和壳聚糖（Cs）作为电纺材料,根据流变等结果表征,选择材料的最优配比,最终确定纺丝电压为5 k
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电纺纤维材料由于具有高比表面积和可调节孔隙率,可以被用于酶固定化的载体,进而提高酶的可重复利用率,降低使用成本。本文通过3D打印结合近电场静电纺丝技术制备了性能良好的纤维膜,用于木聚糖酶的固定化,从而提高酶的储存和操作稳定性。首先,对静电纺丝机进行了改造,优化纺丝参数和确定3D图形,选取聚乙烯醇（PVA）和壳聚糖（Cs）作为电纺材料,根据流变等结果表征,选择材料的最优配比,最终确定纺丝电压为5 k V,纺丝距离为10 mm,推料速度为0.001 mm/s。将电纺溶液进行纺丝制备微纳米纤维膜,采用戊二醛蒸汽进行交联,对交联后的纤维膜进行表征,包括机械性能测试、耐水性以及热稳定性测试,证明该纤维膜具有酶固定化载体的优良性能。然后,将木聚糖酶与电纺溶液以共混方式固定酶,通过理论负载量和洗脱量计算出酶的固定化效率为60%,利用X射线衍射仪（XRD）和激光共聚焦显微镜,证明了木聚糖酶均匀分散在纤维膜上;对木聚糖的降解产物进行液质联用仪（HPLC-MS）分析,证明产物有木糖、木二糖。探究了游离酶和固定化酶的最适反应条件,包括温度、p H。在批次实验中,固定化木聚糖酶重复利用7次后,固定化酶仍可以达到初始酶活的75%以上,具有良好的重复利用率;且固定化酶在缓冲溶液中储存28天后仍然有初始活力的96%,具有良好的储存稳定性。最后,对玉米秸秆进行预处理,通过SEM,AFM,XRD等表征分析预处理后的玉米秸秆结构的变化。分析酶解玉米秸秆速率的影响因素,反应时间为24 h,温度50℃,p H为5时酶解反应速率最大。综上,本文利用壳聚糖和聚乙烯醇通过3D打印结合近场电纺技术制备了纤维膜,并用于固定化木聚糖酶,提高了酶的重复利用率和储存稳定性,该方法具有明显优势和应用前景。
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