磁性纳米粒子固定化磷脂酶及其在菜籽油脱胶中的应用

论文摘要

酶法脱胶是一种新兴的脱胶工艺,具有反应条件温和、脱胶完全、油脂得率高、能耗低和污染小等优点。国内外有大量学者将磷脂酶用于植物油脱胶研究,均取得了良好的脱胶效果,但游离磷脂酶容易失活且难以循环利用,导致成本增加,限制了工业化应用。磷脂酶的固定化能改进这些不足。选择一种合适的酶固定化材料是实现高酶活力和高稳定性的关键。磁性纳米粒子（MNPs）由于具备超顺磁性、高比表面积和低毒性等特点而成为酶固定化材料的研究热点。本文合成环氧基修饰MNPs,并使用该粒子分别固定化磷脂酶A1（PLA1）、磷脂酶A2（PLA2）,研究固定化条件对相对酶活和固定化率的影响,探究固定化PLA1、PLA2的酶学性质,并将固定化PLA1、PLA2应用于菜籽油脱胶,通过单因素和响应面试验优化脱胶条件,为固定化酶脱胶在工业化应用提供支持。具体研究结果如下:（1）采用传统共沉淀法制备MNPs,利用3-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）改性MNPs,得到环氧基修饰磁性纳米粒子（MNPs-GPTMS）。通过滴定法测得MNPs-GPTMS表面环氧基含量为0.0125 mmol/g,X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等表征显示环氧基修饰在MNPs表面,因此,MNPs-GPTMS具有固定化酶的潜力。（2）通过测定三种游离磷脂酶（PLA1、PLA2和磷脂酶B（PLB））在不同pH值和温度条件下的酶活力变化曲线,获得温度、pH值变化对游离磷脂酶酶活力的影响。选择以酶活力更高、pH值和温度耐受性更好的PLA1、PLA2作为后续固定化酶及其用于菜籽油脱胶的研究对象。（3）通过单因素试验,得到PLA1固定化制备的较佳工艺条件:缓冲液pH 4.0、反应时间2.0 h、反应温度20℃、酶液添加量3.0 mL/g,在此条件下,固定化PLA1的酶活力为3 600 U/g,固定化率为61.1%。与游离PLA1相比,固定化PLA1在热、储藏稳定性方面具有更好的效果。将固定化PLA1用于菜籽油脱胶,根据单因素和响应面试验得到最佳脱胶反应条件:固定化PLA1添加量90.00 mg/kg、反应pH 6.0、反应温度54℃、脱胶时间4.5 h,在此条件下,脱胶油磷含量降至1.450 mg/kg。固定化PLA1具有较好的可重复使用性,在最佳脱胶条件下脱胶,重复使用10个批次后,仍保留54.1%的酶活力。（4）通过单因素试验,得到PLA2固定化制备的较佳工艺条件:缓冲液pH 2.5、反应时间2.0 h、反应温度20℃、酶液添加量4.0 mL/g,在此条件下,固定化PLA2的酶活力为2 850 U/g,固定化率为73.1%。与游离PLA2相比,固定化PLA2在储藏稳定性方面表现出更好的效果。将固定化PLA2用于菜籽油脱胶,根据单因素和响应面试验得到最佳脱胶反应条件:固定化PLA2添加量100.00 mg/kg、反应pH 5.6、反应温度55℃、脱胶时间4.5 h,在此条件下,脱胶油磷含量为2.520 mg/kg。固定化PLA2还具有可重复利用的优点,脱胶10次后,仍保留其初始活性的51.1%。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 磷脂酶简介
•   1.2 磷脂酶固定化材料
•     1.2.1 无机载体材料
•     1.2.2 有机载体材料
•     1.2.3 复合载体材料
•     1.2.4 无载体
•   1.3 植物油脱胶
•     1.3.1 植物油脱胶方法
•     1.3.2 酶法脱胶研究
•     1.3.3 固定化磷脂酶脱胶现状研究
•   1.4 研究的内容与意义
•     1.4.1 研究背景
•     1.4.2 研究内容
•     1.4.3 本论文的技术框架线路图
• 第二章 环氧基修饰磁性纳米粒子的制备
•   2.1 引言
•   2.2 材料与方法
•     2.2.1 实验材料
•     2.2.2 仪器设备
•     2.2.3 MNPs的制备
• [100]'>    2.2.4 GPTMS修饰MNPs^[100]
•     2.2.5 MNPs-GPTMS表面环氧基含量的测定
•     2.2.6 MNPs-GPTMS表征
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 MNPs-GPTMS环氧基含量测定
•     2.3.2 MNPs-GPTMS结构表征
•   2.4 本章小结
• 1及其用于菜籽油脱胶研究'>第三章 固定化磷脂酶A₁及其用于菜籽油脱胶研究
•   3.1 引言
•   3.2 材料与方法
•     3.2.1 实验材料
•     3.2.2 仪器设备
• 1的制备'>    3.2.3 固定化PLA₁的制备
•     3.2.4 磷脂酶酶活力的测定
•     3.2.5 固定化率的确定
• 1酶学性质研究'>    3.2.6 固定化PLA₁酶学性质研究
•     3.2.7 酶法脱胶实验
•     3.2.8 响应面试验设计方法
•     3.2.9 pH值和磷含量测定
• 1操作稳定性研究'>    3.2.10 固定化PLA₁操作稳定性研究
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 磷脂酶的选择
• 1固定化工艺的优化'>    3.3.2 PLA₁固定化工艺的优化
• 1酶学性质研究'>    3.3.3 固定化PLA₁酶学性质研究
•     3.3.4 酶法脱胶较适条件的确定
•     3.3.5 响应面试验结果与分析
• 1操作稳定性研究'>    3.3.6 固定化PLA₁操作稳定性研究
•   3.4 本章小结
• 2及其用于菜籽油脱胶研究'>第四章 固定化磷脂酶A₂及其用于菜籽油脱胶研究
•   4.1 引言
•   4.2 材料与方法
•     4.2.1 实验材料
•     4.2.2 实验仪器
• 2的制备'>    4.2.3 固定化PLA₂的制备
• 2酶活力和固定化率的测定'>    4.2.4 固定化PLA₂酶活力和固定化率的测定
• 2的酶学性质'>    4.2.5 固定化PLA₂的酶学性质
•     4.2.6 酶法脱胶
•     4.2.7 pH和磷含量测定
•     4.2.8 响应面试验
• 2操作稳定性的研究'>    4.2.9 固定化PLA₂操作稳定性的研究
•   4.3 结果与讨论
• 2 固定化条件的优化'>    4.3.1 PLA₂固定化条件的优化
• 2酶学性质研究'>    4.3.2 固定化PLA₂酶学性质研究
•     4.3.3 酶法脱胶工艺优化
•     4.3.4 响应面法优化脱胶条件
•     4.3.5 操作稳定性研究
•   4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 鲍赛

导师: 姜绍通

关键词: 磷脂酶,脱胶,固定化,磁性纳米粒子,菜籽油

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,一般化学工业,轻工业手工业

单位: 合肥工业大学

分类号: TS224;Q814.2

总页数: 81

文件大小: 4465K

下载量: 107