固定化双酶系统的仿生构建及应用研究

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近些年,作为双歧因子的低聚异麦芽糖受到了人们的广泛关注。我国生产的低聚异麦芽糖产品大多是功能成分为50%的初级产品(IMO-500),严重影响了其功能效价和商业价值。而把初级产品制成功能成分90%以上(IMO-900)的低聚异麦芽糖,其经济效益大幅度提高。工业上急需解决的问题就是提高低聚异麦芽糖的纯度。本文主要研究仿生制备微囊,实现对葡萄糖氧化酶(GOD)的固定化,并构建了含GOD和过氧化氢酶(CAT)的双酶体系,实现了低聚异麦芽糖的高效纯化,且操作稳定性较强。主要研究内容总结如下:  第一部分,将层层自组装技术与仿生矿化技术相结合,由聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)和仿生二氧化硅成功制备(PSS/PDADMAC)2-SiO2微囊。采用扫描电子显微镜、红外光谱和热重对微囊的形貌和化学结构进行了表征。以该微囊作为理想载体固定化葡萄糖氧化酶。结果表明,固定于该微囊中的葡萄糖氧化酶的热稳定性、pH稳定性、操作稳定性得到了提高;在最适条件下,该微囊固定化葡萄糖氧化酶的酶活回收率为72.85%,米氏常数是游离葡萄糖氧化酶的2.21倍。  第二部分,将GOD与CAT共包埋于(PSS/PDADMAC)2-SiO2微囊,构建共固定化双酶系统。之后,将该双酶系统用于去除低聚异麦芽糖中的葡萄糖,确定其最适反应条件为:当温度为40℃,pH=4.0,底物浓度为300 mg/ml,GOD酶活为600 U,GOD:CAT酶活比为1:4时,葡萄糖的去除率可达75.21%。对该双酶系统的操作稳定性进行考察,结果表明,在重复使用6次之后,葡萄糖的去除率仍可达68.85%。  第三部分,将层层自组装技术、仿生矿化和仿生粘合相结合,由PSS、PDADMAC、仿生二氧化硅和去甲肾上腺素(NE)成功制备(PSS/PDADMAC)2-SiO2-pNE微囊。采用扫描电子显微镜和红外光谱对微囊的形貌和化学结构进行了表征。之后,将GOD与CAT分别固定于该微囊的不同区域,完成分隔式固定化双酶系统的构建。以此分隔式固定化双酶系统去除低聚异麦芽糖中的葡萄糖,确定了其最适反应条件:当温度为40℃,pH=4.0,底物浓度为200 mg/ml,GOD用量为800 U,GOD:CAT为1:5时,葡萄糖的去除率可达80.73%。对该固定化酶的操作稳定性做了探究,结果表明,在重复使用6次之后,葡萄糖的去除率仍可达70.22%。
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