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中国科技论文在线 Vo1．29 高等 学校 化 学 学报 No．8 2008年8月 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES 1564～1568 基于聚乙烯醇／Fe203纳米颗粒的 纤维素酶固定化 廖红东，袁 丽，童春义，朱咏华，李 杜，刘选明 (湖南大学生命科学与技术研究院，生物能源与材料研究中心，长沙410082) 摘要 以聚乙烯醇 ：03磁性纳米颗粒为纤维素酶固定化载体，通过反复冻融的方法成功地实现了纤维素 酶固定化．采用透射电镜、红外光谱仪、振动样品磁强度计对固定化酶复合体进行了表征，结果显示 ，固定 化酶复合体为大小约 1m的微凝胶团，内含 1011113左右的Fe：O。纳米颗粒．研究影响固定化因素后发现， 当pH为6，固定化时间为 11h，纤维素~／PVA质量比为4，PVA／Fe质量比为50时，固定化纤维素酶效果 最好．通过该方法固定后酶活回收率达42％，酶水解效率显著提高，经过5次反应后的固定化酶相对酶活力 保留50％以上．因此，基于聚乙烯醇／Fe：O。纳米颗粒的纤维素酶固定有利于酶的循环使用并显著提高酶的 使用效率，是一种有效固定化纤维素酶的新方法． 关键词 纤维素酶；固定化；聚乙烯醇 ；Fe：O 纳米颗粒 中图分类号 Q595 文献标识码 A 文章编号 0251-0790(2008)08—1564-05 纤维素酶可用于将纤维素转化为可发酵糖 ，进而生产燃料乙醇．由于天然纤维素酶多为一次性直 接使用，使用成本高，阻碍了该转化过程的工业化 ．采用纤维素酶的固定化，有利于酶的回收和再 利用，有望解决该酶生产应用的实际问题． 现有纤维素酶的固定方法多是通过双功能试剂将纤维素酶化学交联在固体载体上，从而提高了纤 维素酶的稳定性和重复使用率 3J．由于纤维素酶的底物是水不溶性的，将纤维素酶直接化学交联在 固体载体上不仅损害酶蛋白活性，而且交联在固体载体上的纤维素酶难以与底物充分接触来发挥催化 效率，导致这种纤维素酶固定化方法在应用上受到限制．水溶性载体与物理交联的方法有利于解决这 些问题，Amfitkar等 用水溶性载体固定脂肪酶，使该固定化酶水解橄榄油能力比游离脂肪酶提高4 倍 ；Carla等 用水溶性载体固定蛋 白酶处理羊毛纤维表面，取得较高的酶活力和重复使用性． 聚乙烯醇 (PVA)是一种富含羟基的水溶性高分子化合物，能与含羟基物质产生物理交联作用．经 过反复冻溶后，PVA与富含羟基的纤维素酶 (纤维素酶的中间部位含有相对密集的、带有羟基的丝氨 酸和苏氨酸以及多糖)可形成柔性连接固定；同时，PVA丰富的羟基对纤维素酶也起着 良好的稳定作 用 。．纤维素酶的水解效率常与纤维素酶的吸附和解吸附有关，水溶性载体固定化纤维素酶在催化时 常大量地被牢牢吸附在纤维素残基表面，影响了固定化酶的效力和重复作用 ]．Fe，O 纳米颗粒具有 高表面能等特性，能较好地固定 PvA和纤维素酶等高分子物质 ]．同时，如果水溶性载体中含有 FezO，纳米颗粒将有可能使固定化酶具有超顺磁性，从而在磁场的作用下与纤维素残基分离 ]．针对 上述固体载体使酶效率低下、水溶性载体又使纤维素酶与纤维素残基难以分离的难题，本文采用 PVA／FezO，磁性纳米颗粒作为固定纤维素酶的载体，通过反复冻融的方法，在形成复合载体的同时利 用物理交联作用将纤维素酶固定，并对固定化酶的特点和固定化效果及一些影响因素进行分析，以期 提供一种固定化纤维素酶的新方法． 收稿 日期：2008~1-21． 基金项 目：湖南省农业生物纳米技术重大专项基金 (批准号：03NKY1001)和湖南省科技计划项 目基金 (批准号：2007FT3103) 资助． 联系人简介：刘选明，男，教授，博士生导师，主要从事生化分析与分子生物学研究．E—mail：SW～xml@hnu．cn 转载 中国科技论文在线