【摘 要】
:
酶是生物催化的核心和关键,在温和且可持续的条件下,以高催化效率和高选择性催化生成人类需要的工业品。本研究,在水/正丁醇的乳液体系中,将脂肪酶分子与二氧化硅(SiO2)纳米颗粒分散于水相,随着水向正丁醇的扩散,而酶分子不能跨越水-正丁醇的界面,从而形成壳层中高效负载酶的中空胶体囊,实现了无化学交联的载酶过程(包封率高达95.2%,负载量为44.4 mg·g-1)。此外,通过调节该载酶胶体囊的润湿性,
【基金项目】
:
国家自然科学基金项目(21776230); 四川省科技厅重点研发项目(2020YFG0092);
论文部分内容阅读
酶是生物催化的核心和关键,在温和且可持续的条件下,以高催化效率和高选择性催化生成人类需要的工业品。本研究,在水/正丁醇的乳液体系中,将脂肪酶分子与二氧化硅(SiO2)纳米颗粒分散于水相,随着水向正丁醇的扩散,而酶分子不能跨越水-正丁醇的界面,从而形成壳层中高效负载酶的中空胶体囊,实现了无化学交联的载酶过程(包封率高达95.2%,负载量为44.4 mg·g-1)。此外,通过调节该载酶胶体囊的润湿性,可稳定Pickering乳液(固体颗粒稳定的乳液),在油水界面进行生物催化。本论文探究了载酶胶体囊的形成机理及其稳定Pickering乳液并强化两相界面生物催化的机理。为了探究载酶胶体囊的催化性能,将其运用于强化水包油(O/W)型Pickering乳液界面生物催化。由于包埋在壳层中的两亲性脂肪酶改变了胶体囊表面的润湿性,因此无需表面改性,便使载酶胶体囊具有稳定油水界面的能力。以脂肪酶水解三丁酸甘油酯反应为研究对象。结果表明,载酶中空胶体囊催化三丁酸甘油酯的酶活是常规两相体系的6.67倍,这是由于Pickering乳液体系界面面积的增加和空心结构导致酶与底物的接触概率更大等多方面因素引起的。此外,载酶中空胶体囊具有良好的循环使用性,10次循环后仍保留80.4%的初始酶活,且形貌保持完整。而且,由于形成的载酶胶体囊在SiO2纳米颗粒之间具有较为均一的纳米孔道,利于底物/产物的传质,使得载酶胶体囊具有较高的传质系数(6.511×10-4 s-1)。此种载酶的方案为固定化酶领域提供了一种新思路,并且为绿色高效的生物转化过程提供了高性能、功能强大的平台。此外,为了进一步拓展载酶胶体囊的应用,设计了润湿性可定制的载酶胶体囊用于Pickering乳液界面,为酶法生产生物柴油提供了一种简单可行的方案。通过改变载酶胶体囊形成过程中亲、疏水纳米颗粒的比例,制备了不同润湿性的生物催化剂,运用于油水界面酯合成反应,结果表明疏水性的载酶胶体囊(11.94 U·m L-1)的催化效果是常规两相游离酶体系(1.46 U·m L-1)的8.18倍。且优于两亲性、亲水性载酶胶体囊(10.98 U·m L-1、10.10 U·m L-1),原因在于位于水相中的甲醇会引起蛋白酶的部分失活,因此偏向油相的载酶胶体囊的催化效果更好。在疏水性载酶胶体囊稳定的乳液体系下,生物柴油的的产率最高可达85.43%。重复10次后,生物柴油的产率仍能保持初始酶活力的96.44%,为工业规模的Pickering乳液界面催化过程提供一种高效、绿色且可持续的途径。
其他文献
在桥梁结构当中应用超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)能有效解决传统预应力混凝土桥梁当中易出现的各种病害,提高桥梁结构耐久性。但UHPC梁的截面较为纤细,配置传统的钢绞线会导致钢绞线间距较密,影响施工质量,因此应用直径17.8mm大直径钢绞线的意义显著。目前将这二者结合的研究内容较少,研究相对滞后。本文以UHPC与直径17.8mm钢绞线的粘结性
摩擦是工业设备运行过程中不可避免的现象,其中,摩擦引起的振动噪声现象也广泛的存在于各式机械系统中,如轮-轨系统,制动系统,齿轮系统等。摩擦界面上剧烈的自激振动不仅会引起噪声污染,同时也会恶化界面的接触状态,加剧疲劳失效的风险和裂纹的萌生扩展。不少学者利用动力学理论对摩擦振动噪声展开了研究并提出了众多理论模型来诠释摩擦自激振动的机理,然而,考虑到摩擦自激振动的时变特性,随机性以及对工况的敏感性,这些
经济社会的不断发展加速了人们环保意识的觉醒,在产品同质化竞争激烈的今天,企业之间的竞争已不再是简单的价格竞争,而是更加注重产品知名度、品牌信誉形象及可持续发展的企业综合实力的竞争。因此,面对激烈竞争的市场环境,企业不得不加大广告与回收再制造的投入,以刺激销量、寻找新的利润增长点。在现实中,由于广告投资与回收再制造的作用和地位不断提高,更多企业将目光聚焦到了广告投资与逆向供应链上,因此如何进行产品定
从2008年起,随着国家及各地绿色建筑相关政策的密集出台,我国掀起了装配式建筑的建设热潮。长期以来,装配式建筑的抗震性能是工程界关注的热点问题。基于对国外成熟技术的本土化研究,本文提出了一种适用于5层及5层以下的螺栓连接装配式混凝土墙板体系,这种体系最大的优点是全预制、全装配、可拆卸。通过拟静力试验和有限元分析技术,本文针对上述体系中的4组单块螺栓连接等厚墙板抗震性能进行了研究,并对混凝土强度等级
自从临界温度高于77 K(液氮温度)的高温超导体被发现,高温超导技术已经应用于许多不同的领域。由高温超导体和永磁导轨组成的高温超导磁悬浮列车是其最重要的应用之一。到目前为止,已成功建成几百米长的试验线路和与实际应用规模成比例的载人磁悬浮列车,试验车辆最高运行速度达到160 km/h。然而,尽管高温超导磁悬浮技术具有高速的潜力和其他优势,但进一步提高其运行速度方面仍存在许多挑战,其中磁悬浮列车高速运
农业环境中广泛分布着曲霉属和青霉属等产毒真菌株,能够产生赭曲霉毒素A(OTA)。OTA是毒副作用最强、污染最为严重的真菌毒素之一,已被国际癌症研究机构(IARC)列为ⅡB类致癌物质。常见的OTA检测技术有仪器分析法和免疫分析法,其中侧向免疫层析分析法(LFA)作为典型的免疫分析技术之一,具有灵敏度高、简单、快捷、成本低、现场即时等优点,受到了广泛关注。本文开展OTA的新型、半定量、定量、增强型、高
坎儿井作为一种荒漠地区的灌溉系统,主要分布在亚洲中西部的一些国家和地区。当前随着我国高速铁路的快速发展以及中国高铁“走出去”的战略目标,高铁线路不可避免地要跨越坎儿井地区,且由于坎儿井地区土质多为砂砾,导致坎儿井壁极容易发生剥落甚至坍塌,使其上部结构产生较大的沉降,严重威胁到铁路的安全运营,因此对于坎儿井地区列车荷载作用下砂质土地基中暗渠稳定临界深度的研究便显得刻不容缓。本文开展了砂质土地基中坎儿
音频功率放大器,简称音频功放,广泛应用于广播系统、车载音频系统、商业音响系统等场合。音频功放是将频率范围20Hz~20k Hz的音频信号高效率高保真地放大,用以驱动扬声器。传统音频功放通常采用线性功放,输出电压失真低,但功放系统效率较低,需要的散热体积大。近年来随着便捷式消费类电子的发展,高效率、高功率密度、低失真成为了音频功放的关键指标。不同于线性功放,Class-D音频功放的效率理论上可达到1
当赤泥堆场的人工防渗层(土工布、HDPE膜)发生破损或失效时,赤泥堆场的渗滤液将直接渗入压实粘土衬垫中,进而对土壤以及地下水系统造成二次污染。因此,研究赤泥渗滤液中六价铬(Cr(Ⅵ))在压实粘土衬垫中的运移规律,防止Cr(Ⅵ)进一步渗漏至地下水中是很有必要的。目前国内外对垃圾渗滤液的防渗做了大量研究,但是对于强碱性赤泥渗滤液污染物在防渗层中的运移规律研究较少,特别是其对压实粘土衬垫的防渗性能影响研
宝成铁路见证了我国西南和西北区域的工业和人文的发展,交通运输方式的变化。宝成铁路在铁路史上都有着重要的地位,作为连接南北的重要交通纽带,这个时代背景下的铁路工程,在工业历史背景和铁路文化沉淀下熠熠生辉。宝成铁路本身凝聚的工业价值加上沿线优越的自然风光和丰富的人文景观,为其保护利用创造了极好的基础条件。针对铁路遗产景观评价及保护利用方面的研究并不多,涉及到宝成铁路景观方面的研究更是缺乏。基于对宝成铁