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摘 要

介孔TiO₂是一种表面富含羟基的新型无机材料，通过震荡吸附将菊粉内切酶固定到介孔TiO₂载体上，酶活回收率可达70.89%，但是操作稳定性不佳。对介孔材料的功能化改性是防止酶泄漏的有效方法。本课题是通过硅烷化反应在介孔TiO₂表面进行共价连接巯基（-R-SH）。功能化的载体用于固定化菊粉内切酶，在酶解反应30批后，残余酶活仍在50%左右。并进一步采用扫描电子显微镜、比表面积和孔径吸附测定仪对固载酶前后载体进行表征。鉴于功能化的载体对菊粉内切酶的固定化作用发生改变，需要就固定化条件以及固定化酶的酶学性质进行研究。确定官能团化后的载体固载菊粉内切酶的最优条件为：固液比为1:20（g:ml），起始给酶量为0.592 U/ml，pH 4.8； 4℃、150 r/min摇床中固定化8 h。在此条件下制得的固定化酶表观酶活回收率达到最高为92.84%。它的酸碱、热、储存和操作稳定性较未改性时的有了极大的提高。

关键词：介孔TiO₂ 菊粉内切 改性 结构表征 酶学性质

Research For Mercaptopropyl functionalized mesoporous TiO2 immobilized endo-inulinase

Abstract

Mesoporous TiO₂ is a new group of inorganic materials rich in hydroxyl, the endo-inulinase was immobilized onto mesoporous TiO₂ vector by adsorption action, activity recovery up to 70.89%, but poor operational stability. Functional Modification of mesoporous materials is an effective method of preventing the leakage of enzymes. In this experiment the thiol (-R-SH) is covalently linked to the mesoporous TiO₂ surface via silylation reaction. The function of the carrier for immobilized endo-inulinase, the residual activity of 50% after the enzymatic hydrolysis of 30 batches. And use Scanning Electron Microscope, specific surface area and pore size adsorption analyzer characterized the Carriers before and after the immobilized. In view of the changed function of the carrier of endo-inulinase immobilized, immobilization conditions and the enzymatic properties of the immobilized enzyme need to be studied. Determine the optimal conditions for the functional groups as the carrier of immobilized endo-inulinase : the solid-liquid ratio of 1:20 (g: ml), starting to the amount of enzyme to 0.592 U / ml, pH 4.8; 4 ℃, 150 r / min shaking immobilized for 8 h. Under these conditions, the obtained immobilized enzyme apparent activity recovery rate up to 92.84%. Its pH, heat, storage and operational stability are greatly improved compared to the unmodified.

Key Words: Mesoporous TiO₂ ；endo-inulinase；modification；Characterization； Enzymatic properties

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1. 菊粉内切酶 1

1.1.1 菊粉内切酶简介 1

1.1.2 菊粉内切酶性质 1

1.1.3菊粉内切酶应用 1

1.2.酶的固定化 2

1.2.1常见的固定化酶载体材料和方法 2

1.2.2 菊粉内切酶的固定化研究 3

1.3．介孔材料 3

1.3.1 介孔材料简介 3

1.3.2 介孔材料固定化酶 4

1.3.3. 介孔材料功能化改性 5

1.4 固定化酶学性质研究 5

1.4.1 固定化酶的活力 5

1.4.2 固定化酶稳定性 5

1.4.3 固定化酶动力学常数 6

1.4.4 固定化酶最适反应pH值 6

1.4.5固定化酶最适反应温度 6

1.5. 评价固定化酶活性的指标 7

1.5.1 相对酶活力 7

1.5.2 酶的活力回收率 7

1.5.3 固定化酶的半衰期 7

1.6. 本课题的研究内容和意义 7

第二章 巯丙基官能团化介孔二氧化钛固定化菊粉内切酶的研究 8

2.1 引言 8

2.2 实验材料及设备 9

2.2.1 实验材料 9

2.2.2实验仪器 9

2.3. 实验方法 10

2.3.1官能团化介孔TiO₂载体的制备 10

2.3.2固定化菊粉内切酶的制备 10

2.3.3 果糖标准曲线的制作菊粉内切酶活力测定 10

2.3.4 菊粉内切酶活力计算 11

2.3.5 官能团化前后介孔TiO₂的结构表征 12

2.3.6固定化条件的优化 12

2.4 结果与讨论 13

2.4.1 巯丙基官能团化介孔TiO₂的结构表征 13

2.4.2 固定化条件优化 17

2.4.3巯丙基官能团化介孔TiO₂固定化酶的酶学性质 19

小结 22

参考文献 24

致谢 27

第一章 绪论

1.1 菊粉内切酶

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