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双酶共固定化微胶囊的制备及应用研究毕业论文

 2022-05-31 10:05  

论文总字数:14057字

摘 要

以壳聚糖、纤维素硫酸钠(NaCS)和三聚磷酸钠(TPP)为原料,制备粒径均一的微液滴,通过纤维素硫酸钠的聚电解质反应和三聚磷酸钠的化学交联作用,形成壳聚糖-NaCS/TPP微胶囊,具有双磨膜层结构,测试结果显示所得微球体可以作为候选蛋白运输药物。目前壳聚糖作为固定化酶载体有以下几种形态:微球、薄膜、纳米颗粒、无定型颗粒,而应用最多的是微球,可装柱应用于亲和吸附和筛选,制备方法多也较成熟。[总结]进一步探讨微胶囊的形成机理以及结构对性能产生的影响,如热稳定性、重复操作性和储藏稳定性等,具有一定药用价值。

关键词:微胶囊;壳聚糖;纤维素硫酸钠;固定化;α-淀粉酶;木瓜蛋白酶

Abstract

With chitosan, sodium cellulose sulfate(NaCS) and tripolyphosphate(TPP) as raw materials.By sodium cellulose sulfate poly reaction of electrolyte and sodium tripolyphosphate chemical crosslinking, forming chitosan-NaCS/TPP microshpheres, with double grinding film structure. The test results showed that the microspheres can be taken as a candidate protein drug delivery.At present, chitosan used as immobilized enzyme carriers has the following kinds of forms: microspheres,films, nano particles,amorphous particles, and the most frequently used is the microspheres, which can be used in packing column for affinity adsorption and affinity screening, and the technology of preparation of microspheres are quite mature.[Conclusion]It was concluded that the method of the sodium chitosan microcapsule had the value in medicine.

Keywords: microspheres; chitosan; sodium cellulose; immobilization; α-amylase;papain

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 i

第一章 绪论 1

1.1 酶固定化的方法和特点 1

1.1.1 酶固定化的方法 1

1.1.2 酶固定化的特点 1

1.2 制备微胶囊的材料和过程 1

1.2.1 微球制备的材料 8

1.2.2 微球的制备过程 10

1.3 微胶囊的表征 7

1.3.1 微胶囊的渗透性 7

1.3.2 微胶囊的强度 7

1.4 微胶囊的应用 7

1.5 酶固定化的优点 9

1.6 双酶共固定化微胶囊技术的前景 9

第二章 微胶囊的制备及表征 10

2.1试剂与仪器 10

2.1.1 实验试剂 10

2.1.2 实验仪器 10

2.2 壳聚糖微胶囊的制备及优化 10

2.2.1 微胶囊的制备 10

2.2.2 微球制备的条件优化 10

2.2.3 实验数据 11

2.3 壳聚糖微胶囊的表征 13

2.3.1 红外光谱 13

2.3.2 壳聚糖/NaCS/TPP微球体的SEM图片 13

2.4 结果与分析 14

2.5小结 14

第三章 共固定化酶微胶囊的制备及表征 15

3.1试剂与仪器 15

3.1.1 实验试剂 15

3.1.2 实验仪器 15

3.2 壳聚糖/海藻酸钠磁性微球的制备 16

3.2.1 α-淀粉酶的固定 16

3.2.2 木瓜蛋白酶的固定 16

3.2.3 固定化酶活力的测定 16

3.3 结果与分析 17

3.4 小结 19

四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 绪论

1. 1 酶固定化的方法和特点

1.1.1 酶固定化的方法

酶的固定化方法主要有五种[1,2]:(1)吸附法 通过非特异性物理吸附法或生物特质的特异吸附作用将酶固定到载体(如硅藻土、多孔陶瓷、塑料等)表面的方法,分为物理吸附法和离子吸附法。此方法比较简便,条件温和,酶活损失较小,但酶与载体作用力小,易脱落。

Mojovic[3]等从eandida rugosa(candida为念珠菌属)中提取的脂肪酶吸附固定在大孔共聚物载体上,在最优条件下最大吸附量为154mg/g,酶固定效率为62%。动力学研究表明,脂肪酶是通过局部化学反应选择固定在载体上。作者在卵磷脂/异辛烷存在下,用此固定化酶水解椰子油,酶活力为游离酶的70%,重复使用15次后,固定酶活性仍保持其最初活性的56%。

  1. 包埋法 载体(如聚丙基酰胺凝胶、壳聚糖、明胶、海藻酸钠等)在有酶的存在下发生聚合、沉淀或凝胶化而制得,可分为网络型微胶囊两种,此方法简单,酶活回收率较高,但发生化学反应时,酶易失活。

用海藻酸盐对脂肪酶进行包埋法固定化,得到的固定化酶具有很高的催化活性。Markvicheva[4]等采用一种比较温和的方法一步将细胞或酶包埋固定在大孔聚困一乙烯基己内酞胺关藻酸钙(PVCL一CaAlg)水凝胶上,并研究了固定酶的热稳定性和贮存稳定性以及酶在水/有机介质中的催化性能。研究表明,复合材料PVCL一CaAlg水凝胶固定蛋白(水解)酶、胰蛋白酶、梭(基)肤酶、凝血酶都非常成功。热稳定性实验表明,固定酶在65至80℃仍可使用,而天然酶在50至55℃时就会完全失活。因为只有小分子才能在高分子凝胶网络的微孔中扩散,并且这种扩散阻力会导致固定化酶的动力学行为改变,从而降低酶的活力。因此,包埋法只能适合作用于

小分子的底物和小分子产物的酶,对那些作用力大的底物和底物的酶则是不适宜的。

  1. 共价键结合法 指酶与水不溶性载体以共价键结合的方法。此方法的优点是酶与载体结合紧密,不易脱落,但制备方法麻烦,且酶活损失较大。

Wang[5]等将由绿脓杆菌制备的壳聚糖酶用共价结合法固定在聚合物载体丙基纤维素一乙酸一硫酸盐上。该载体在pH高于5.5是可溶性的,pH低于4.5时是不溶性物质,用粗制酶溶液固定,有效固定酶达99%。共价结合法载体的活化或固定化操作较复杂,要严格控制条件才能使固定化酶的活力高。蛋白质通过何种基团参加共价连接以及载体的物理和化学性质等对固定化酶都有影响。

  1. 交联法[6,7] 指使用双功能试剂或多功能试剂与酶分子间进行交联的固定化方法,常用的双功能团试剂有戊二醛、顺丁烯二酸酐等,此法制备较难,酶活损失较大,但酶分子与载体结合较紧。

VanLangen[8]等对醇睛醛化酶用戊二醛交联制得固定化酶,并将这种固定化酶用于微水环境下进行氰化反应。交联法由于反应条件比较激烈,在固定化过程中有涉及酶分子的化学反应,因而酶失活较为严重。

  1. 围入胶囊法 具有较高的综合性能比,不会影响被包埋的酶的催化活性和存活力,且容易制备和从反应中分离回收重复使用[9]

表1-1几种固定化方法的比较:

性能

交联法

吸附法

共价结合法

包埋法

制备的难易

适中

适中

结合力

适中

活性保留

适中

固定化成本

适中

存活力

适用性

适中

稳定性

体的再生

不能

不能

不能

空间位阻

较大

较大

1.1.2 酶固定化的特点

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