反胶束纤维素酶催化反应最佳条件的研究

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酶法降解纤维素具有反应条件比较温和、设备较简单、能耗低、污染小等优点。但是,由于酶的生产成本高,酶解产率低等不利因素限制了其大规模的应用,因而降低酶的成本和提高酶的催化效率成为研究者研究的重点。目前,研究酶的降解大多是在水溶液中进行的,但是有些底物在水中的溶解度较小,而在非水溶液中却有较大的溶解度,此外在非水溶液中,尤其是在反胶束体系中,更有利于模拟酶的降解环境。所以改变反应的介质是研究如何提高酶活性的重要方面。本文利用瑞典产八通道滴定微量量热仪测出了反胶束体系酶催化反应的热功率—时间曲线,利用热动力学理论求得反应体系的相关参数,从而得出了一些重要结论。主要研究内容如下:在确定底物的浓度、酶的用量后,改变反应体系的含水量(Wo)、酸度(pH)和温度(T),利用八通道滴定微量量热仪分别测定了不同反胶束体系中纤维素酶降解微晶纤维素的热功率—时间曲线。然后利用对比进度法解析出反应的表观米氏常数(Km)和表观最大反应速率(Vmax),建立了最大反应速率与Wo、酸度和温度之间的关系式,从而获得纤维素酶降解微晶纤维素的最佳反应条件。(1)在阴离子表面活性剂AOT/异辛烷反胶束体系中,最佳Wo为3.18、最佳酸度为5.09、最佳温度为318.90K;(2)在阳离子表面活性剂CTAB/异辛烷-氯仿反胶束体系中,最佳Wo为14.27、最佳酸度为4.95、最佳温度为317.53K;(3)在非离子表面活性剂Triton X-100/正己醇-二甲苯反胶束体系中,最佳Wo小于1、最佳酸度为5.00、最佳温度为320.25K。最后与相同条件下水溶液中的酶催化反应进行比较,发现反胶束中酶的活性比水溶液中的要高。本文的创新之处:本课题选用三种不同类型的表面活性剂及相应的溶剂构成反胶束体系,运用微量量热仪这种先进的测量仪器,精确、连续的检测到在反胶束酶催化的整个过程中能量的变化,了解整个反胶束酶催化反应的过程,从中得到许多有关反胶束体系中酶的性质和行为方面的有用信息。因此,微量量热法是一种研究反胶束酶催化反应的新方法。
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