MCM-41分子篩固載脂肪酶的研究

摘 要：采用水熱法成功合成介孔MCM-41分子篩。將脂肪酶成功地固載到介孔分子篩MCM-41中，固載進(jìn)的脂肪酶為35.67 mg/g。通過(guò)介孔分子篩對(duì)脂肪酶的吸附條件進(jìn)行優(yōu)化，獲得了最佳吸附條件，其中最佳吸附物（脂肪酶）/吸附劑（MCM-41）（質(zhì)量比，m/m）為3/45。對(duì)不同解吸附劑解吸附效果的影響，在0.1 mol/L NaOH溶液中解吸附效果較好，解析率高達(dá)63.27 %。MCM-41吸附脂肪酶的吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二階動(dòng)力學(xué)方程。MCM-41吸附脂肪酶的過(guò)程屬于放熱反應(yīng)，并且屬于自發(fā)反應(yīng)。

關(guān)鍵詞：脂肪酶;固載;MCM-41;介孔分子篩

介孔分子篩有著有序的孔結(jié)構(gòu)，尺寸堪比許多生物分子。這種穩(wěn)定常常是通過(guò)包埋或固定在有機(jī)或無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)中，目前已被證明有利于蛋白質(zhì)的消化和分離、生物傳感器、生物催化、藥物遞送和組織工程。固定化的目的是保持酶的催化活性的同時(shí)提高其穩(wěn)定性，易于回收和重用。如果蛋白質(zhì)尺寸比孔開(kāi)口小，它將獲得的大的內(nèi)表面積和中孔體積的支撐。載體在脂肪酶固定化過(guò)程中起著重要作用。以有序介孔材料（OMM）為載體，可以在不與壁共價(jià)結(jié)合的情況下降低脂肪酶的浸出。OMM具有表面積大、連通性好、彎曲度大、孔徑可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，是潛在的候選載體。MCM-41是最具代表性的例子，其平均孔徑通常在8 nm左右，是固定化脂肪酶的理想選擇。

一、實(shí)驗(yàn)部分

1.脂肪酶在分子篩上的固載

取0.20 g焙燒過(guò)的MCM-41 粉末，加入質(zhì)量濃度為2 mg/mL的脂肪酶溶液5 mL，加入pH = 7.24緩沖溶液5 mL，在4℃下攪拌吸附24 h;將混合體系以6000 r/min的速度離心，保留上清液;用蒸餾水洗滌顆粒，直到溶液中檢測(cè)不到脂肪酶為止，得到上清液，合并上清液，定容于100 mL容量瓶。

2.MCM-41對(duì)血紅蛋白的等溫吸附實(shí)驗(yàn)

分子篩組裝蛋白質(zhì)的量;在其他條件保持最優(yōu)下（在pH、脂肪酶濃度、吸附劑用量、吸附時(shí)間最優(yōu)條件下），分別在4、15、20、25、35、45℃溫度下固載脂肪酶，計(jì)算1 g MCM-41固載脂肪酶的量。

二、結(jié)果與討論

1.脂肪酶的工作曲線

在606 nm處，用1 cm的比色皿，以水作為參比，測(cè)定含脂肪酶體系（A1）和空白體系（A2）的吸光度，計(jì)算吸光度差值：ΔA = A1-A2，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)血紅蛋白濃度在0 - 400 mg/L范圍內(nèi)滿足比爾定律。脂肪酶的工作曲線的回歸方程為ΔA = 0.0019C + 0.0288（C：?g/ml，R = 0.9997）（見(jiàn)圖1）。

2.不同條件下脂肪酶在MCM-41上的吸附情況

在4℃時(shí)，吸附率、吸附量都達(dá)到最大，隨著溫度的升高，對(duì)脂肪酶的吸附率、吸附量都逐漸減少，這是由于溫度升高，使脂肪酶的三維空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，不利于與吸附劑的結(jié)合，而至吸附量減少，說(shuō)明吸附過(guò)程為放熱反應(yīng)（見(jiàn)圖2）。

3.固定時(shí)間的影響

固定時(shí)間從15到120分鐘（見(jiàn)下表）。脂肪酶載荷增加隨著時(shí)間的增加從15到60分鐘，然而，沒(méi)有觀察到增量隨時(shí)間增加從60到90分鐘?？赡苡幸粋€(gè)孔的脂肪酶分子的聚合MCM-41在這個(gè)階段，導(dǎo)致毛孔堵塞，拒絕其他脂肪酶分子進(jìn)入孔道。在此之后，部分脂肪酶分子開(kāi)始分離，使氣孔再次暴露，脂肪酶逐漸進(jìn)入通道，時(shí)間為90～120 min，120 min時(shí)負(fù)荷增加，也說(shuō)明脂肪酶仍有進(jìn)入通道的空間。

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作者簡(jiǎn)介：馬哲（1998—），男，河南溫縣人，本科在讀，研究方向：納米材料。