硅藻土酶制剂规模化生产及应用
硅藻土是一种比表面积大，廉价，化学性质稳定，且分布广泛的的天然无机矿物，在食品和化工行业具有广泛的应用。本文以硅藻土和Candida sp.99-125脂肪酶为原料，开发了一种以硅藻土为载体，将固定化与干燥过程耦合，规模化制备硅藻土固定化脂肪酶制剂的新型工艺。 首先，本文对硅藻土固定化酶的小试工艺制备进行了探索，比较了不同无机载体的反应效果，发现以硅藻土为载体的固定化酶，比其他的无机载体的固定化酶平均转化率高出40％，为酶粉转化率的7倍。通过十四酸十四酯的合成体系和维生素A棕榈酸酯合成的的体系，筛选不同型号的硅藻土载体，经过比较选用吉林pH7.0的硅藻土作为规模化制备固定化酶的原料。 然后，对规模化制备工艺的添加剂进行了选择。先验证了添加剂的效果，发现加了添加剂的固定化酶催化效率比没有加添加剂的固定化酶，催化效率提高了1.5倍。另外，经过几种疏水剂与添加方式的选择，发现使用APTES（3-氨丙基三乙氧基硅烷）水相添加的疏水剂比其他疏水改造方式在转化率上高出5％，重复使用次数上多2批。APTES的加入量为酶量的2％(w/w)。由于在喷雾造粒中会通入热空气，为了增加酶的热稳定性，加入了TG酶（谷氨酰胺转氨酶）。通过实验数据可以看出，经过TG酶交联的酶液，在60℃的稳定性大大提高，相比没有交联的酶液，其在70min内酶活没有下降。 还有，在规模化制备的工艺中优化了搅拌方式，采用匀浆机的搅拌方式，效率比搅拌罐搅拌提高了30％。在由酶粉规模化制备硅藻土固定化酶制剂的工艺中，优化了操作参数，选用80℃，15mL/min，并且成功制备了酶与土比例(w/w)为:1∶17，1∶14，1∶8，1∶4的硅藻土固定化酶制剂，经过酶活测定，发现比起小试工艺水解酶活有30％的增幅，酯化酶活有5％的增加。对以上工艺制备出的固定化酶制剂进行保质期测试，发现水活度保持在0.376时，4℃下保存6个月内酯化酶活没有下降。 另外，还开发了发酵液离心后直接制备硅藻土固定化酶制剂的工艺，用上清液直接制备固定化酶制剂，制备酶与土比例(w/w)为0.75∶1，1∶4，1∶14的硅藻土固定化酶制剂，水解酶活都可以达到酶粉工艺，但是酯化酶活较低，可能是除水干燥工艺还需改进。 最后，在酶法合成酯的应用上做了验证试验，对于高比例的硅藻土固定化酶，将其用于30L生物酶法合成生物基增塑剂的反应中，发现可以连续使用6批，平均转化率达到85％。中比例硅藻土固定化酶，可用在5L生物酶法合成VA酯的反应中，使得其可以连续使用8批，转化率达到85％。此外，还接着开发了VA中链脂肪酸酯的合成工艺，优化工艺。使得反应时间大大缩小，80h缩小至5h。对于低比例的硅藻土固定化酶剂，成功用在30L的生物酶法合成甾醇酯的反应中，可以连续反应7批次，转化率达到90％。
固定化脂肪酶制剂;制备工艺;硅藻土;酶活性
北京化工大学
硕士
生物工程
谭天伟;王斌
2016
中文
TQ925.6
91
2017-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）