黑木耳凝胶载体固定碱性蛋白酶的工艺研究

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我国黑木耳资源十分丰富,并且具有多种生理活性功能。在国内外对于黑木耳的研究主要集中于黑木耳多糖的提取和功能性研究,而对于其它方面的研究甚少。同时在固定化酶方面新型载体的开发和研究也逐渐发展起来。本论文主要对黑木耳凝胶作为固定化酶新型载体进行研究和开发利用,并将其作为固定化碱性蛋白酶的载体建立固定化模型。主要试验结果如下:(一)黑木耳凝胶(Auricularia gel,AG)的制备及载体筛选的研究分别以碱、酸及有机溶液为溶剂在不同提取条件下对黑木耳进行提取,选取提取条件,分别得到非碱溶,非酸溶以及非酯溶的黑木耳凝胶,并且按照提取条件依次采用三种溶剂对黑木耳进行提取得到难溶性黑木耳凝胶。以提取率为标准选取提取条件,分别为:3%NaOH溶液在80℃条件下提取30min;6%HCl溶液在70℃条件下提取40min;40%丙酮溶液超声提取30min。通过从固定化酶活,酶活稳定性以及pH值稳定性等方面对四种黑木耳凝胶固定碱性蛋白酶进行比较,综合考虑编号为AG-4的黑木耳凝胶比较适合用于碱性蛋白酶的固定化。(二)AG-4载体交联法固定碱性蛋白酶以酶活保存率为标准来选择AG-4载体交联法固定碱性蛋白酶的固定化条件。根据单因素试验筛选出的条件进行响应面法分析,得到固定化碱性蛋白酶的最佳固定化工艺条件:戊二醛浓度为12.9%,交联时间为2.5h,pH值为9.4,酶液添加体积为4.1mL。通过试验验证得到酶活保存率为50.89%,为预测值的99.47%,能够建立较好的固定化模型。(三)M-AG-4(甲基丙烯酸改性AG-4载体)固定碱性蛋白酶以引发剂浓度、甲基丙烯酸浓度、反应温度以及反应时间为因素,以接枝率为目标值选择甲基丙烯酸对AG-4进行改性的工艺条件。通过单因素试验的筛选,设计L9(43)正交试验,选取出对AG-4进行改性较佳的工艺条件:引发剂浓度为12mol/L,甲基丙烯酸浓度为3mol/L,反应温度为50℃,反应时间3h。接枝率可达到94.63%甲基丙烯酸改性后AG-4为载体对碱性蛋白酶进行固定化。以酶液添加体积,固定化时间及pH值为因素,按照单因素试验筛选出的条件进行响应面分析,得到固定化碱性蛋白酶的最佳固定化条件:酶液添加体积为4.2mL,固定化时间为3.0h,pH值为9.1。通过试验验证得到酶活保存率为45.89%,为预测值的98.08%,建立了较好的共价结合法固定碱性蛋白酶的模型。(四)AG-4和M-AG-4固定碱性蛋白酶特性的分析和比较对以AG-4和M-AG-4为载体固定碱性蛋白酶的特性进行分析研究,可以发现:(1)两种方法固定化酶的反应温度比较游离酶均有所提高;(2)经AG-4和M-AG-4固定化后的碱性蛋白酶对pH值和温度具有更好的稳定性,AG-4固定碱性蛋白酶的pH值和温度稳定性均好于M-AG-4固定碱性蛋白酶;(3)两种方法固定化酶的最适pH值均比游离酶的最适pH值高;(4)AG-4固定碱性蛋白酶的循环使用反应批次可达到7次,M-AG-4固定碱性蛋白酶的循环使用反应批次可达到5次。通过试验可以得出AG-4交联法固定化碱性蛋白酶得到的酶活保存率比M-AG-4固定化碱性蛋白酶的酶活保存率高。同时通过对固定化酶的特性分析得到AG-4的固定化效果好于M-AG-4,因此选取AG-4载体对碱性蛋白酶进行固定化更为适合。
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