论文总字数：20817字

摘 要

凹凸棒粘土（以下简称为凹土）是一种非金属矿物材料，结构为层链状，含水富镁铝硅酸盐。因其结构特点，而具有可塑性、结合性等工艺性能。本实验以天然粘土即凹土为原料，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为插层剂，对凹土进行有机插层处理，再经过高温煅烧制得凹土介孔材料。实验结果表明，合成的样品具有较大的比表面积，孔径分布均匀。再利用该样品对猪胰脂肪酶进行吸附固定化，优化固定条件，结果表明，当温度为25℃，pH值为7.0，固定时间为4h

时，固定化酶酶活及固载率达到最高。

关键词：凹土 介孔材料 固定化 脂肪酶

Preparations of attapulgite mesoporous materials and study on its adsorption and immobilization of lipase

Abstract

Attapulgite clay (hereinafter referred to as the attapulgite) is a non-metallic mineral materials, for the layer chain structure, hydrated magnesium aluminum silicate. Attapulgite has plasticity, binding and other technological properties because of its structural characteristics. In this experiment, the Attapulgite mesoporous material was synthesized via calcination at high temperature, and using natural clay as raw materials and cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) as a intercalation agent. The experimental results show that the synthesized samples have larger specific area and uniform pore size distribution. Then porcine pancreatic lipase was adsorpted and immobilied by the samples and we can find out the optimizational conditions. The results show that the activity of immobilized enzyme and the solid loading rate reached the highest when the temperature is 25℃, the pH is 7, and the fixed time is 4h.

Key words: attapulgite; mesoporous material; immobolization; lipase

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1脂肪酶的概述 1

1.1.1脂肪酶分子结构 1

1.1.2脂肪酶的特性 1

1.2固定化酶的研究 2

1.2.1酶的固定化 2

1.2.2固定化酶的制备方法 2

1.2.3脂肪酶固定化方法小结 4

1.3凹土的理化性质及改性研究 4

1.3.1凹土的理化性质 4

1.3.2凹土的改性 5

1.4介孔材料 7

1.4.1介孔材料的特性 7

1.4.2介孔材料的制备 7

1.5粘土介孔材料固定脂肪酶的研究进展 8

第二章 凹土介孔材料的制备及表征 10

2.1引言 10

2.2实验部分 10

2.2.1实验材料 10

2.2.2钠天然粘土的制备 10

2.2.3介孔材料的合成 10

2.3实验结果与讨论 11

2.3.1扫描电子显微镜（SEM）表征 11

2.3.2红外（FT-IR）表征 12

2.4本章小结 12

第三章 凹土介孔材料吸附固定化猪胰脂肪酶 14

3.1引言 14

3.2实验部分 14

3.2.1实验试剂 14

3.2.2实验设备与仪器 15

3.3实验方法 15

3.3.1蛋白含量的测定 15

3.3.2橄榄油乳化液的制备 16

3.3.3脂肪酶的吸附固定化 16

3.3.4酶活测定 16

3.4猪胰脂肪酶固定化条件的研究 16

3.4.1固定化时间的影响 16

3.4.2固定化温度的影响 17

3.4.3体系pH的影响 18

3.4.4固定化酶酶学性质的研究 18

3.5本章小结 19

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致谢 26

第一章 文献综述

1.1脂肪酶的概述

酶是一种高分子物质，具有生物催化功能。在整个的反应体系中，底物为反应物分子，在酶的作用下转变成为另一种物质。在生命活动中，酶参与各种细胞活动，以提高其反应效率。相较于其他非生物催化剂，酶只催化特定的反应或产生特定的构型，因此我们可以发现酶具有高度专一性。根据酶所催化的反应性质，可把酶分为六大类：氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类。酶在疾病诊断上、临床治疗上以及生产生活中具有很大的应用前景。

脂肪酶是一种羧基酯水解酶类，可以将甘油三酯水解为甘油和脂肪酸。动植物和微生物中存在大量的脂肪酸，现在已对脂肪酶的性质有大量的研究，主要从最适温度与pH、温度与pH稳定性、底物特异性几个方面展开。

1.1.1脂肪酶分子结构

脂肪酶分子的3D结构大多为α螺旋与β折叠^[1]，来源不同的脂肪酸，其氨基酸序列以及其他理化性状存在较大差异，但是3D结构都非常相似。脂肪酶的活性部位由Ser-His-Asp组成三联体结构^[2]，Ser残基受到一个α-螺旋盖的保护。在一般情况下，活性中心Ser残基的上方会被所谓的“盖子”结构所覆盖，因此活性中心与底物不能结合，而脂肪酶发挥作用时，“盖子”结构会打开，接着脂肪酶的构象会发生改变，活性中心与底物的亲和性也会相应增大，同时稳定整个催化过程中的中间产物^[3]。

1.1.2脂肪酶的特性

少量的脂肪酶进行纯化主要有以下几种方法：疏水层析法、沉淀法、离子交换层析和凝胶过滤法。脂肪酶热稳定性的影响因素有很多，提高其热稳定性可以进行定向进化：基于随机突变、基于DNA改组、基于饱和突变，也可以进行定点突变：引入二硫基、引入盐桥、引入氢键、分子表面引入极性氨基酸、分子内引入疏水氨基酸、多因素叠加引入^[4]。在一定温度下，脂肪酶的反应速率随着温度的升高而加快，通常每升高10℃，反应速率增加1倍^[5]。Sidhu^[6]等人发现一种胞外脂肪酶的最适温度为50℃。脂肪酶的热稳定性和结构有一定联系，环境条件也会影响到酶的热稳定性，如金属离子与pH等。当脂肪酶结合某金属离子后，

可以使酶的活力构象有良好的稳定作用，方便底物分子靠近脂肪酶，从而实现活化或者加强酶的催化活性。因为脂肪酶的催化反应是在界面上进行的，因此界面性能以及界面区域都对反应速率有很大的影响，实验中我们常常通过机械搅拌得到的脂肪酶是在液-液界面上发生的，而通过需氧层培养的脂肪酶是在气-液界面上进行的催化反应。

1.2固定化酶的研究

1.2.1酶的固定化

固定化酶是指用物理化学的方法将酶束缚在一定空间内并使其仍具有催化活性，酶经固定化后不仅具有催化活性，还具有其他化学催化剂能反复使用、可回收的优点，而且在生产工艺上可以实现自动化和连续化。酶的固定化主要历经两个阶段：第一阶段主要是进行载体的开发、对固定化方法的探究以及应用技术的发展；第二阶段则是建立辅酶系统或多酶反应系统，另外还有对疏水体系的固定化名酶催化反应的研究。酶经过固定化后仍保持高度专一性和高度催化效率，同时在应用性质上也具有某些优点：

请支付后下载全文，论文总字数：20817字