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摘 要

葡萄糖氧化酶可以在O₂的参与下把C₆H₁₂O₆转变为葡萄糖酸和H₂O₂，过氧化氢酶则可以把生成的H₂O₂转变为水和O₂，以此来降低H₂O₂对葡萄糖氧化酶产生的负面影响，二者的耦合反应可以极大的提高葡萄糖氧化酶的催化效率。本论文首先综述了葡萄糖酸的研究进展和生产方法，并重点研究了酶法制备葡萄糖酸，通过以戊二醛为交联剂制备的GOD-CAT交联酶聚集体进行条件优化，并考察了交联酶聚集体的操作稳定性。实验结果表明：选用无水乙醇作为沉淀剂，酶活力添加比为过氧化氢酶/葡萄糖氧化酶=15:1，保护剂为PEG-10000，戊二醛浓度为3.5%（v/v）、交联时间为3.5h。交联后的最适反应温度和最适反应pH没有改变，交联酶聚集体的耐酸性明显提高,但反应液pH高于7.0时，酶加速失活。

关键词：葡萄糖氧化酶 过氧化氢酶 共固定化酶 交联酶聚集体

Studies on Carrier-free co-immobilized glucose oxidase and catalase

ABSTRACT

Glucose oxidase can oxidize glucose to produce gluconic acid and hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide can hydrolyze hydrogen peroxide to produce water and oxygen. The coupling reaction of two can greatly improve the catalytic efficiency of glucose oxidase. In this paper, we first reviewed the research progress and production methods of gluconic acid, and focused on the preparation of gluconic acid by enzymatic method, and optimized the GOD-CAT cross-linked enzyme aggregates prepared by glutaraldehyde as crosslinking agent. Operational stability of cross - linked enzyme aggregates. The results showed that ethanol was used as precipitant, the enzyme activity was more than that of catalase / glucose oxidase = 15: 1, the protective agent was PEG-10000, the concentration of glutaraldehyde was 3.5% (v / v) The crosslinking time was 3.5h. After the crosslinking, the optimum reaction temperature and the optimum reaction pH did not change, and the acid resistance of the crosslinked enzyme aggregates was improved obviously, but the enzyme was inactivated when the pH of the reaction solution was higher than 7.0.

Keywords: Glucose oxidase; Catalase; Co-immobilized enzyme; Cross-linked enzyme aggregate

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1葡萄糖酸的简介 1

1.2葡萄糖酸的生产方法 1

1.2.1发酵法 1

1.2.2电解氧化法 2

1.2.3化学法 2

1.3酶法生产葡萄糖酸 3

1.3.1葡萄糖氧化酶简介 3

1.3.2葡萄糖氧化酶的应用 3

1.3.3过氧化氢酶简介 4

1.3.4过氧化氢酶的应用 4

1.3.5葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶制备葡萄糖酸 5

1.4共固定化酶发展现状 5

1.4.1固定化酶简介 5

1.4.2多酶共固定化 6

1.5无载体共固定化多酶方法 6

1.5.1无载体固定化酶 6

1.5.2交联酶聚集体 7

1.6本研究的目的和意义 7

第二章 实验器材和方法 8

2.1材料与试剂 8

2.3实验方法 9

2.3.1交联酶聚集体的制备 9

2.3.2酶活力的测定 9

2.3.3酶活保留率和相对酶活计算 9

2.3.4最适反应温度 9

2.3.5最适反应pH 10

2.3.6酶反应动力学参数的变化 10

2.3.7操作稳定性 10

第三章 结果与讨论 11

3.1 CLEAs制备条件优化 11

3.1.1葡萄糖标准曲线 11

3.1.2沉淀剂的确定 11

3.1.3 GOD与CAT酶活力加入比例确定 12

3.1.4酶保护剂的确定 13

3.1.5 PEG-10000添加量的确定 13

3.1.6戊二醛浓度的确定 14

3.1.7交联时间的确定 15

3.2交联酶聚集体酶学性质研究 16

3.2.1最适反应温度 16

3.2.2最适反应pH 16

3.2.3酶反应动力学参数的变化 17

3.3操作稳定性 18

第四章 结论与展望 19

4.1结论 19

4.2展望 19

参考文献 20

致谢 22

第一章 文献综述

1.1葡萄糖酸的简介

葡萄糖酸分子式为C₆H₁₂O₇ ,是淡黄色或白色晶体,分子量为196.16,熔点131℃。游离状态下的葡萄糖酸能任意比溶于水，它的水溶液呈酸味。当水溶液的葡萄糖酸浓度为4%时溶液pH=1.8。微溶于乙醇，不溶于乙醚和大部分其他有机溶剂。由于很难制成固体，商品通常是50%的水溶液，呈浅琥珀色，具淡醋味，相对密度1.2425。

图1-1 葡萄糖酸结构式

在上世纪中期，美国等发达国家便已经对葡萄糖酸进行大量制造。在许多重要领域中，葡萄糖酸都有非常关键的作用，能够继续合成葡萄糖酸衍生物，或者作为单独的产品。葡萄糖酸及衍生物是一类重要的有机化学品，在工业领域有着广泛的应用^[1]。

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