【摘 要】
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本论文从金属有机框架材料(MOFs)在酶固定化方面的应用角度出发,针对游离酶稳定性差以及难以重复利用等问题,以MOFs UIO-66-NH_2为载体材料固定化漆酶CotA-TJ102,成功合成了酶学性能较好的固定化漆酶CotA-TJ102@UIO-66-NH_2;同时开发了一种固定化漆酶-脂肪酶双酶串联催化5-羟甲基糠醛(HMF)制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的策略,成功制备了高产率的FDCA
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本论文从金属有机框架材料（MOFs）在酶固定化方面的应用角度出发,针对游离酶稳定性差以及难以重复利用等问题,以MOFs UIO-66-NH2为载体材料固定化漆酶CotA-TJ102,成功合成了酶学性能较好的固定化漆酶CotA-TJ102@UIO-66-NH2;同时开发了一种固定化漆酶-脂肪酶双酶串联催化5-羟甲基糠醛（HMF）制备2,5-呋喃二甲酸（FDCA）的策略,成功制备了高产率的FDCA,且两种生物催化剂均可循环使用。具体研究内容如下:（1）MOFs载体材料固定化漆酶的研究:以UIO-66-NH2为载体材料成功合成了固定化漆酶CotA-TJ102@UIO-66-NH2。经工艺优化可得最佳条件为:采用活化交联法,交联剂浓度分别为1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC）3 mg/mL和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）7.5 mg/mL,交联时间为2 h。在该条件下固定化效果最佳,蛋白固载量为255.54 mg/g载体,单位酶活为135.90U/mg载体,酶活保留率高达106.3%;通过表征可知,UIO-66-NH2固定化漆酶前后晶体结构未发生明显变化,固定化漆酶的最适温度和pH较游离漆酶变化不大,但固定化漆酶具有更好的温度和pH稳定性,且对底物的催化效率更高。（2）固定化漆酶-脂肪酶串联催化HMF制备FDCA的研究:以固定化漆酶CotA-TJ102@UIO-66-NH2和脂肪酶Novozym435双酶串联策略催化氧化HMF制备FDCA。首先,以CotA-TJ102@UIO-66-NH2为生物催化剂,TEMPO为介体,在最佳条件下催化氧化HMF,反应10 h后,FFCA的产率达到98.6%,且固定化漆酶的循环利用性较好;由于FFCA的催化体系为水相,而脂肪酶催化体系为有机相,因此,利用乙酸乙酯萃取FFCA,当萃取液pH为0.5时效果最佳,萃取率达到99.6%;随后,以脂肪酶Novozym435为生物催化剂,在溶剂比例为1:1（乙酸乙酯:叔丁醇,v/v）、温度为40℃、一次加入9.6 equiv（1 equiv等于底物FFCA的物质的量）过氧化氢（30%）的最佳反应条件下催化氧化FFCA,反应10 h后,FDCA产率为95.5%,且脂肪酶Novozym435的循环利用性较好。由此可知,固定化漆酶-脂肪酶串联策略催化氧化HMF制备FDCA效果好,FDCA相对HMF的产率为94.2%。
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