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摘 要

本文主要研究了共固定化GOD和CAT制备葡萄糖酸钠的应用，研究内容主要包括共固定工艺条件的优化和共固定化酶学性能这两方面。

在工艺条件上，取GOD/CAT(U/U)为1:1，温度为25 ℃，pH为6.5，酶固比（mg·g^-1）为13，固定化次序为GOD和CAT同时固定，固定化方法为先戊二醛活化，后固定化的条件下交联吸附反应，以GOD计，单位载体酶活达到17.99 U·g-1。在酶学性质中，以游离酶作为参考，共固定化酶的最适pH是6.0，和游离酶相比，升高了1个单位，同时，最适温度是30 ℃，Km值为9.46 mmol/L，是游离酶的2.84倍，进行将近25次左右的批次反应，仍保持在初始酶活力的85 %以上，具有较好的批次稳定性，与纯水体系相比，具有较好的耐酸性。

关键词：共固定化 HA树脂 GOD CAT

Co-immobilized GOD and CAT enzymes catalyze the oxidation of glucose

Abstract

In this paper, the application of co-immobilized glucose oxidase (GOD) - catalase (CAT) in the preparation of sodium gluconate was studied. The research mainly includes the optimization of co - immobilized process conditions and the co - immobilized enzyme performance.

In the process conditions, GOD / CAT (U / U) was 1: 1, the temperature was 25 ℃, pH6.5, the ratio of enzyme to solid (mg·g-1) was 13, and the immobilization order was GOD and CAT The immobilization method was carried out under the condition of immobilization of the first glutaraldehyde and immobilized under the condition of immobilization. The activity of the unit vector was 17.99 U·g-1 in terms of GOD.In the enzymatic properties, the free enzyme data as a reference, co-immobilized enzyme the optimal pH of 6.0, compared with the free enzyme increased by 1 unit, the optimum temperature of 30 ℃, Km 9.46 mmol / L, which is 2.84 times of the free enzyme, the batch reaction is about 25 times, still maintained at 85% of the initial enzyme activity, with good batch stability, compared with the pure water system, has a good acid resistance.

KEYWORDS：Co - immobilized；HA resin；glucose oxidase；catalase

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 前言 1

第二章 实验部分 6

2.1 实验仪器和试剂 6

2.2 分析方法 7

2.1.1 GOD酶活力的测定 7

2.1.2 CAT酶活力的测定 7

2.1.3 葡萄糖酸钠含量的HPLC法检测 8

2.1.4 葡萄糖含量的检测 8

2.1.5 酶蛋白含量的测定 9

2.3 实验内容 9

2.2.1 树脂活化 9

2.2.2 共固定化GOD-CAT树脂 10

2.2.3 共固定化工艺条件的优化 10

2.2.4 酶学性质的研究 11

第三章 实验数据及分析 13

3.1 工艺条件优化 13

3.1.1 GOD/CAT加酶比例对酶活力的影响 13

3.1.2 加酶量对酶活力的影响 13

3.1.3 共固定化次序对酶活力的影响 14

3.1.4 PH对酶活力的影响 15

3.1.5 温度对酶活力的影响 16

3.1.6 共固定化方法对酶活力的影响 16

3.2 酶学性质研究 17

3.2.1 最适PH 17

3.2.2 最适温度 18

3.2.3 动力学研究 18

3.2.4 批次稳定性 19

第四章 结论与展望 21

参考文献 22

致 谢 25

第一章 前言

葡萄糖酸钠，其分子式：C₆H₁₁O₇Na，英文名称：Gluconic acid，其结构式：CH₂OH(CHOH)₄COONa，分子量：218.14，熔点：206到209 ℃，其外观形态：白色结晶颗粒或者粉末，溶解性：易溶于水，微溶于醇，但是不溶于乙醚^[1]。

C₆H₁₁O₇Na在葡萄糖酸盐系列产品中有着重要地位，其很多领域上的应用也是多种多样。在建筑工业上，葡萄糖酸钠具有两种不一样的功效，其一是稳定水质，葡萄糖酸钠具有很有效的协调能力，是缓蚀效果等到提升，随温度的升高，能力在增加。但是对钙镁铁的要求较高。在缓凝剂方面上，使其凝固时间延长10倍之多，大大有利于工程的进行。在饮料食品方面上，其一就是可以作为强效的清洗剂之一，去垢力较强，不容易堵塞洗瓶机的管路；具有较高的食品安全性；不易生成污染，其二可以代替食盐，进行调味，改善异味等功效^[2]。由此可见，葡萄糖酸钠的市场潜力巨大，应用前景非常广阔。

目前，我国制备葡萄糖酸钠的基本方法有4种：生物发酵法，均相化学氧化法，电解氧化法和多相催化氧化法^[3]。

生物发酵法具有真菌，细菌和固定细胞3种发酵手段^[4]，而使用最为频繁的微生物是黑曲霉，反应方法是将葡萄糖脱氧转化为葡萄糖酸^[5]，随着科技不断地发展，时代不断地进步，人们改进了工艺技术，使其产量得到极大提高，生产过程易于控制，容易得到产物、纯度高，但是同时也具有了许多的缺陷，例如对于氧的需求量大，传氧速率提升不上，反应过程中无菌化程度要求高，会出现产品产生后的色泽不均一的情况，较容易受到外界因素（菌种质量、工艺条件、气候变化）的影响，限制了收率、产量、品质的提高^[6]。

均相化学氧化法是一种发展较为完全的化学方法之一。虽然拥有操作过程简单，时耗短等优点。但是制备流程中，过程繁琐，产物难以分离，成本价格昂贵和催化剂容易失活等，在多方面也受到了较大的限制^[7]。目前国内的研究人员改进了其工艺，使其转化率70 %，生产达到中等水平，但是后续提纯的葡萄糖酸结晶的工艺却依旧复杂^[8]。均相化学氧化法制备葡萄糖酸钠的方法如图1-1。

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