离子交换树脂吸附法固定化脂肪酶的研究.pdf
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1、离子交换树脂吸附法固定化脂肪酶的研究离子交换树脂吸附法固定化脂肪酶的研究虞英;蒋惠亮【摘【摘 要】要】以 D311 离子交换树脂为载体,通过离子交换吸附法对 Lipolase 100L 脂肪酶进行了固定化.采用考马斯亮蓝法测定了酶蛋白在离子交换树脂上的吸附率,考察并得到了酶固定化的最佳条件:在 pH 10 缓冲液下,加酶液量为每克预处理过的树脂加入 1.5 mL,吸附时间为 10 h,吸附温度为 35.所得固定化酶用于催化合成月桂酸月桂醇酯,在反应物质的量比为 1:1 时,水质量分数为 8%,在 50 mL 异辛烷有机溶剂中固定化酶用量为 200 mg,反应时间为 210 min,温度为 55
2、的最佳条件下,酯化率可达 91.3%.【期刊名称】【期刊名称】食品与生物技术学报【年【年(卷卷),),期】期】2007(026)004【总页数】【总页数】4 页(P97-100)【关键词】【关键词】脂肪酶;固定化;酶催化;酯化【作【作 者】者】虞英;蒋惠亮【作者单位】【作者单位】江南大学,化学与材料工程学院,江苏,无锡,214122;江南大学,化学与材料工程学院,江苏,无锡,214122【正文语种】【正文语种】中 文【中图分类】【中图分类】工业技术第 26 卷第 4 期 2007 年 7 月 食品与生物技术学报 Journal of Food ScienceandBiotechnology V
3、ol.26 No.4Jul.2007 文章编号:1673-1689(2007)04-0097-04 离子交换树脂吸附法固定化脂肪酶的研究虞英,蒋惠亮(江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡 214122)摘要:以 D311 离 子交换树脂为载体,通过离子交换吸附法对 Lipolase lOOL 脂肪酶进行了固定 化。采用考马斯亮蓝法测定了酶蛋白在离子交换树脂上的吸附卒,考察并得到了酶固定化的最佳 条件:在pH 10 缓冲液下,加酶液量为每克预处理过的树脂加入 1.5mL,吸附时间为 10h,吸附温 度为 35。所得固定化酶用于催化合成月桂酸月桂醇酶,在反应物质的量比为 1:1 时,水质量分数为
4、8%,在 50 mL 异辛;民有机溶剂中固定化酶用量为 200 mg,反应时间为 210 min,温度为 55 的最佳条件下,醋化率可达9 1.3%。关键词:脂肪酶;固定化;酶催化;酣化 中图分类号:Q 556 文献标识码:AStudy of Lipase Immobilization onthe ExchangeResinbyAdsorption YU Ying,JIANG Hui-liang(School of ChemistryandMaterials Engineering,Jiangnan University,Wuxi214122,China)Abstract:The immobi
5、lization of lipase(Lipolase 100L)withionexchangeresinbyionexchangeadsorptionwas studied.The optimum conditions forenzyme immobitized as follow:1.5 mL liquidlipasewas addedinto onegramof pretreatedresin,stirred for10hours at35 in buffer ofpH10.Thecatalysisof suchimmobilizedlipasewas estimated inthe e
6、sterificationof!auric acidandlaurylalcohol.The result showed that the yield of the estercan reach at 91.3%when the ratio oflauricacid/laurylalcoholwas0.2:0.2,thedosageofimmobilizedlipasewas200mgin50mLisooctane at 8%water and at 55 after 210min.Keywords:lipase;immobilization;enzymaticcatalysis;esteri
7、fication 近年来,随着绿色化学 的兴起和对节能环保的 重视,有机相酶催化在有机合成中的应用越来越受 到人们的青睐。脂肪酶是一种重要的生物催化剂,在食品、皮革、医药和洗涤剂等许多工业领域中均 有广泛应用1-2)。利用脂肪酶在有机相催化的各种 反应可以合成许多高附加值产品。李瑞等问 研究 了有机相脂肪酶催化合成共辄亚油酸伊谷面醇醋收稿日期:2006 0702.的工艺条件,用高效液相色谱测定脂肪酶催化合成 国醇醋的醋化率,最高可达72.63%。赵庆节等。在有机相中用大孔吸附树脂固定化脂肪酶拆分消 旋荼普生,利用固定化脂肪酶在有机相中能有效地 选择性催化 S 一荼普生与正辛醇发生醋化反应,实
8、现消旋茶普生的拆分。酶催化反应具有条件温和、能耗低、催化效率作者简介:虞英 0981),女,浙江上虞人,化学与材料工程硕士研究生通讯作者:蒋惠亮(1956),男,江苏无锡人,副教授,主要从事油脂化工研究.Email:hlj iang-.en 第 26 卷第 4 期 2007 年 7 月食品与生物技术学报 Journal of Food Science andBiotechnology No.4 Jul.2007 文章编号:1673-1689(2007)04-0097-04 要:以 D311 离 子交换树脂为载体,通过离子交换吸附法对 Lipolase lOOL 脂肪酶进行了固定化。采用考马斯亮
9、蓝法测定了酶蛋白在离子交换树脂上的吸附卒,考察并得到了酶固定化的最佳条件:在 pH10 缓冲液下,加酶液量为每克预处理过的树脂加入 1.5mL,吸附时间为 10 h,吸附温度为。所得固定化酶用于催化合成月桂酸月桂醇酶,在反应物质的量比为1:1 时,水质量分的最佳条件下,醋化率可达 9 1.3%。关键词:脂肪酶;固定化;酶催化;酣化中图分类号:Q 556 Study of Lipase Immobilization ontheExchange ResinbyAdsorption YU Ying,JIANG Hui-liang(School ofChemistry andMaterials Eng
10、ineering,Jiangnan University,Wuxi214122,China)Abstract:The immobilization of lipase(Lipolase 100L)withionexchangeresinbyionexchange adsorptionwas studied.The optimum conditions forenzyme immobitized as follow:1.5 mL liquid lipasewas addedinto onegramof pretreatedresin,stirred for10hours at35 in buff
11、er ofpH 10.Thecatalysisof suchimmobilizedlipasewas estimated inthe esterificationof!auric acidand laurylalcohol.The result showed that the yield of the estercan reach at 91.3%when the ratio of lauricacid/laurylalcoholwas0.2:0.2,thedosageof immobilizedlipasewas200mgin50mLisooctane at 8%water and at 5
12、5 after210min.Keywords:lipase;immobilization;enzymatic catalysis;esterification近年来,随着绿色化学 的兴起和对节能环保的重视,有机相酶催化在有机合成中的应用越来越受到人们的青睐。脂肪酶是一种重要的生物催化剂,在食品、皮革、医药和洗涤剂等许多工业领域中均有广泛应用1-2)。利用脂肪酶在有机相催化的各种反应可以合成许多高附加值产品。李瑞等问 研究了有机相脂肪酶催化合成共辄亚油酸伊谷面醇醋收稿日期:2006 0702.的工艺条件,用高效液相色谱测定脂肪酶催化合成国醇醋的醋化率,最高可达 72.63%。赵庆节等。在有机相中
13、用大孔吸附树脂固定化脂肪酶拆分消旋荼普生,利用固定化脂肪酶在有机相中能有效地选择性催化 S 一荼普生与正辛醇发生醋化反应,实现消旋茶普生的拆分。98 第 26 卷高、质量好等优点。但由于脂肪酶是水溶性的,在 有机相中只能得到分散,不易回收重复使用。将脂 肪酶固定于离子交换树脂上,可克服这些缺点。此 法处理条件温和,酶活力损失少,载体与酶分子的 结合力较物理吸附法牢固问。作者采用 D311 弱碱 性阴离子交换树脂进行脂肪酶的固定化,并采用由 此法得到的固定化酶为催化剂合成了月桂酸月挂 醇醋。实验结果表明,吸附法固定脂肪酶方法简 便,酶活损失少,催化效率高,便于回收利用。1 材料与方法 1.1 实
14、验材料 脂肪酶 Lipolase 100L:诺维信公司惠赠;D311 离子交换树脂:江苏苏青水处理工程集团有限公司惠赠。1.2 实验仪器 SHZ-22 水浴恒温振荡器 z 太仓市医疗器械厂产品;TU-901 双光束紫外可见分光光度计:北京 普析通用仪器有限责任公司产品;W201B 恒温水 浴:上海申顺生物科技有限公司产品。1.3 实验方法1.3.1 离子交换树脂的预处理 离子交换树脂先用蒸馆水浸泡胀润,去杂,然后用质量分数 4%NaOH 和 4%HCI 溶液交替在磁力搅拌器下搅拌浸 泡 10 h,并分别用蒸馆水冲洗至中性,最后用 2 倍体积以上蒸馆水浸泡于 4冰箱中保存备用问。1.3.2 脂肪
15、酶的固定化 称取 1.0g 经预处理的树脂于 50 mL 三角烧瓶中,加入含有一定量酶的缓冲液 5 mL,控制温度恒定,转速 110 r/min,在恒温振荡器中吸附固定。固定完成后,移取一定量的上 清液,测定酶的吸附率。抽滤,用 5 的去离子水 洗涤,得到固定化酶。1.3.3 蛋白质质量分数的检测 考马斯亮蓝法7测定蛋白质的质量分数。取一定量原酶稀释作标准曲线。吸附率(%)(加入的酶蛋白质质量一上清液中游 离酶蛋白质质量)加入的酶蛋白质质量 100%1.3.4 固定化酶的酶交换反应 在 100 mL 的三颈烧瓶中,加入含有月桂酸0.2mol/L 和十二醇 0.2mol/L 的有机溶剂 50 m
16、L,加入一定量的固定 化酶,一定的温度下,搅拌开始反应。定时吸取 1 mL 反应液于锥形瓶中,加入 5 mL(V(苯):VC 乙 醇)=12 的的溶液,以酣散作指示剂,用 0.025mol/L 的 NaOH标准溶液滴定反应液中的酸值。2 结果与讨论 2.1 脂肪酶的浓度与眼光值的线性关系配制系列浓度的脂肪酶溶液,采用考马斯亮蓝 法测定其吸光值。以脂肪酶浓度为横坐标,蛋白质 的吸光值为纵坐标,再用最小二乘法进行回归,得 标准曲线(见图 1)。所得直线方程为 y=o.0012x(线性相关系数 R2=0.9968)。1.2r;!,62;1.0 L0.8、电 0.60.4。;l 三。200400600
17、80010001200 脂肪酶添加量用 J/mL)图 1 标准幽线 Fig.1 The standardline 由图 1 可知在一定的浓度范围内,脂肪酶的浓度与其在 595 nm 处的吸光值成良好的线性关系,可用于测定未知溶液中游离脂肪酶的含量。2.2 固定化条件的考察 2.2.1 酶液浓度对吸附率的影响 分别称取 8 份经预处理的树脂各 1.0g 于 8 个 50 mL 锥形瓶中,再分别加入不同浓度的酶液 5 mL 进行吸附固定。固定其他吸附条件为:吸附温度 30,吸附时间 24 h,振荡速度 110 r/min。缓 冲液 pH 为 10.0。由图 2 可以看出,随着加酶量的增加,由于一定
18、量的离子交换树脂的交换能力是一定的,一定的 酶与离子交换树脂通过离子交换吸附后达到饱和,所以吸附率开始下降,最佳的酶液浓度为 5.0mL 缓冲液中加入原酶液量为 1.5mL,此时的吸附率可 达 98.26%。1004JAV 白歹 ny 汉、国霄崔医 85800.51.01.52.02.53.0SmL 酶液中加原酶液量mL 图 2 酶液浓度对吸附率的影响 Fig.2 Effect of solubelipase amountonimmobilization 卷高、质量好等优点。但由于脂肪酶是水溶性的,在有机相中只能得到分散,不易回收重复使用。将脂肪酶固定于离子交换树脂上,可克服这些缺点。此法处理
19、条件温和,酶活力损失少,载体与酶分子的结合力较物理吸附法牢固问。作者采用 D311 弱碱性阴离子交换树脂进行脂肪酶的固定化,并采用由此法得到的固定化酶为催化剂合成了月桂酸月挂醇醋。实验结果表明,吸附法固定脂肪酶方法简便,酶活损失少,催化效率高,便于回收利用。1.1 实验材料脂肪酶Lipolase 100L:诺维信公司惠赠;D311 惠赠。1.2 实验仪器 SHZ-22 水浴恒温振荡器 z 太仓市医疗器械厂产品;TU-901 双光束紫外可见分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司产品;W201B 恒温水浴:上海申顺生物科技有限公司产品。1.3 实验方法 1.3.1 离子交换树脂的预处理 离子交换
20、树脂先用蒸馆水浸泡胀润,去杂,然后用质量分数 4%NaOH 和 4%HCI 溶液交替在磁力搅拌器下搅拌浸泡10h,并分别用蒸馆水冲洗至中性,最后用 2 倍脂肪酶的固定化 称取 1.0g 经预处理的冲液 5mL,控制温度恒定,转速 110 r/min,在恒温振荡器中吸附固定。固定完成后,移取一定量的上清液,测定酶的吸附率。抽滤,用 5 的去离子水洗涤,得到固定化酶。吸附率(%)(加入的酶蛋白质质量一上清液中游离酶蛋白质质量)加入的酶蛋白质质量 100%1.3.4 颈烧瓶中,加入含有月桂酸0.2mol/L 和十二醇 0.2mol/L 的有机溶剂 50 mL,加入一定量的固定化酶,一定的温度下,搅拌
21、开始反应。定时吸取 1mL 反应液于锥形瓶中,加入 5 mL(V(苯):VC 乙醇)=12 配制系列浓度的脂肪酶溶液,采用考马斯亮蓝法测定其吸光值。以脂肪酶浓度为横坐标,蛋白质的吸光值为纵坐标,再用最小二乘法进行回归,得标准曲线(见图 1)。所得直线方程为 y=o.0012 x 线性相关系数 R2=0.9968)。1.0 L 0.8、电 0.6 0.4。;l 三。200 400 600 800 1000 1200 脂肪酶添加量用 J/mL)图 1 标准幽线 Fig.1 The standardline 由图可知在一定的浓度范围内,脂肪酶的浓度与其在 595 nm 处的吸光值成良好的线性关系,可
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- 离子交换 树脂 吸附 固定 脂肪酶 研究
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