二氧化硅载体的成型及在PVDF-SiO2复合球上的脂肪酶固定化研究

脂肪酶（EC3.1.1.3,甘油酯水解酶）作为一种生物催化剂，广泛地应用于纺织、食品、医药、精细化工等领域。游离酶容易丧失生物活性，且不易回收利用。脂肪酶固定化可以提高酶的稳定性、降低能耗、绿色环保、实现回收利用和连续化生产，工业应用时多采用将其固定化的方法。因此，酶的固定化是酶催化技术工业化过程中的重要内容。载体性质会对酶负载量、酶活及酶流失率影响显著。目前，用于固定化酶的载体很多，其中二氧化硅具有成本低、耐酸碱、寿命长、对微生物无毒性、不易被微生物分解等特性，而且其具有较大的比表面积，蛋白吸附量较大，因而是一类重要的载体材料。但是，二氧化硅载体的缺点在于容易团聚、难于成型加工，不宜填充在大型反应器中应用于工业生产。所以载体的成型成为解决这一问题的关键。本论文的主要工作和取得的主要成果如下：1.以柱状假丝酵母脂肪酶为研究对象，选取了亲疏水性不同的二氧化硅颗粒作为固定化载体，用吸附法制备了固定化脂肪酶，探究了不同亲疏水性载体对脂肪酶固定化的影响。研究结果表明，载体接触角在90-100°左右时，对CRL吸附量最大，更亲水或更疏水的载体的吸附量都有所下降，接触角为94°的疏水二氧化硅载体吸附量最大，最高可达160mg/g，筛选出优良的载体。2.实验中制备了包裹二氧化硅（SiO2）的聚偏氟乙烯（PVDF）-二氧化硅（SiO2）的复合球用作载体，固定化假丝酵母脂肪酶（CRL）。研究结果表明，纯PVDF球、PVDF-SiO2复合球用作酶固定化载体，对CRL的吸附量都比较大。PVDF-SiO2复合球中，随着SiO2含量增多，酶的吸附量和活力回收率都有所提高。PVDF与SiO2质量比为1:1的复合球有最高的酶活力回收率，可达50.98%，该复合球是实验中最优的固定化载体。固定化CRL后，PVDF-SiO2复合球比SiO2更容易实现固液分离，并且对底物溶液无污染。