本文關鍵詞：基于金屬有機配位作用酶固定化載體設計與制備，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：以自然界中普遍存在的金屬有機配位作用為基礎,耦合多酚類物質的多功能性,設計制備了多種固定化酶載體,使固定化酶保持高活性的同時具有良好的穩(wěn)定性,系統(tǒng)考察了金屬有機配位在載體形成過程中的作用以及對載體結構和性能的影響。主要研究內容如下:第一部分,基于兒茶酚與鈦離子和海藻酸與鈣離子兩種配位作用制備了雙交聯(lián)凝膠球。合成的兒茶酚改性海藻酸能同時螯合Ti4+和Ca2+離子。鈦離子配位提高了鏈間作用力,抑制了凝膠溶脹并提高了凝膠的機械強度,使固定化酶具有較好的循環(huán)和儲存穩(wěn)定性。第二部分,基于兒茶酚與鈦離子配位作用層層組裝得到雜化微囊。兒茶酚接枝率越高或組裝層數(shù)越多,形成的配合物就越多,微囊囊壁越厚,同時微囊的機械性能越高,熱穩(wěn)定性越好。酶可包埋于囊腔內,也可共價于囊壁表面。與游離酶相比,固定化酶具有較高pH和溫度穩(wěn)定性。第三部分,基于海藻酸與鈣離子配位作用,耦合模板介導下的界面反應,制備超薄含酶微囊,酶既是微囊的形成組分也是活性組分。利用與鈣離子配位,將改性海藻酸組裝于碳酸鈣模板表面。考察去除模板過程中,微囊內壓力變化�？疾觳煌笓诫s量對微囊結構和性能的影響。含酶微囊具有較高的生物活性,良好的抗pH和抗溫度變化穩(wěn)定性及長時間儲存穩(wěn)定性。第四部分,基于兒茶酚與鋅離子配位作用耦合雙硬模板法,制備具有粗糙表面的超薄氧化鈦微囊。ZIF-8和碳酸鈣為硬模板分別調控囊壁和囊腔的結構。兒茶酚與Zn2+配位作用確保了ZIF-8顆粒的組裝。微囊粗糙的表面利于底物吸附,確保了固定化酶對底物的親和性。氧化鈦微囊具有較高的機械穩(wěn)定性和抗菌特性,使固定化酶具有良好的循環(huán)和儲存穩(wěn)定性。第五部分,基于兒茶酚改性明膠構建含三種脫氫酶的微囊型多酶系統(tǒng)用于催化CO2轉化。三種酶分別包埋于囊腔,共價接枝于改性明膠層及包埋于氧化硅層。此多酶系統(tǒng)實現(xiàn)了:①根據(jù)酶活調控負載量,實現(xiàn)酶的充分利用;②各酶間隔距離在納米尺度,避免中間產(chǎn)物被主體溶液稀釋,使反應平衡向產(chǎn)物方移動;③微囊適宜的孔徑避免酶泄漏的同時促進底物/產(chǎn)物的擴散。因此,多酶系統(tǒng)具有較高的甲醇產(chǎn)率和選擇性。微囊較高的機械性能賦予多酶系統(tǒng)良好的穩(wěn)定性。
【關鍵詞】：金屬有機配位 多酚化學 層層組裝 仿生礦化 固定化酶
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O641.4;Q814.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 文獻綜述10-44
• 1.1 固定化酶研究進展10-14
• 1.1.1 酶固定化方法與載體結構10-11
• 1.1.2 酶固定化微環(huán)境與載體材料11-14
• 1.2 金屬有機配位作用14-28
• 1.2.1 金屬有機配位作用研究進展15-24
• 1.2.2 金屬有機配位作用與載體制備24-28
• 1.3 多酚化學與固定化酶載體制備28-43
• 1.3.1 多酚自聚機理29-35
• 1.3.2 高分子的多酚功能化35-38
• 1.3.3 多酚化學與載體制備38-43
• 1.4 本論文的選題思路及主要工作43-44
• 第二章 金屬有機配位凝膠球用于固定化酶研究44-63
• 2.1 引言44
• 2.2 材料與方法44-48
• 2.2.1 實驗試劑44-45
• 2.2.2 實驗和表征儀器45
• 2.2.3 兒茶酚改性海藻酸的合成（AlgDA）45-46
• 2.2.4 Ca-Alg、Ca-AlgPDA和Ca-Ti(AlgDA) 凝膠球的制備46
• 2.2.5 Ca-Alg、Ca-AlgPDA和Ca-Ti(AlgDA)凝膠球固定化YADH46
• 2.2.6 凝膠球的溶脹度和機械性能46-47
• 2.2.7 凝膠球固定化酶性能評價47
• 2.2.8 合成聚合物和凝膠球的表征47-48
• 2.3 結果與討論48-61
• 2.3.1 兒茶酚改性海藻酸的合成和表征（AlgDA）48-51
• 2.3.2 Ca-Alg、Ca-AlgPDA和Ca-Ti(AlgDA)凝膠球的制備和表征51-57
• 2.3.3 Ca-Alg、Ca-AlgPDA和Ca-Ti(AlgDA)固定化YADH57-61
• 2.4 小結61-63
• 第三章 金屬有機配位層層組裝雜化微囊用于固定化酶研究63-80
• 3.1 引言63
• 3.2 材料與方法63-67
• 3.2.1 實驗試劑63-64
• 3.2.2 實驗和表征儀器64-65
• 3.2.3 改性海藻酸的合成（AlgDA）65
• 3.2.4 Ti(IV)-AlgDA雜化微囊制備65
• 3.2.5 Ti(IV)-AlgDA雜化微囊固定化CAT65-66
• 3.2.6 Ti(IV)-AlgDA雜化微囊固定化CAT性能評價66-67
• 3.2.7 Ti(IV)-AlgDA雜化微囊的表征67
• 3.3 結果與討論67-79
• 3.3.1 不同接枝率改性海藻酸的合成和表征67-68
• 3.3.2 Ti(IV)-AlgDA雜化微囊的制備和表征68-75
• 3.3.3 Ti(IV)-AlgDA微囊固定化CAT75-79
• 3.4 小結79-80
• 第四章 金屬有機配位及模板介導制備含酶微囊及其性能研究80-100
• 4.1 引言80
• 4.2 材料與方法80-84
• 4.2.1 實驗試劑80-81
• 4.2.2 實驗和表征儀器81-82
• 4.2.3 含酶微囊的制備82
• 4.2.4 共沉淀效率、固定化效率和負載量82-83
• 4.2.5 酶活性、動力學參數(shù)（Km和Vmax）和穩(wěn)定性83
• 4.2.6 含酶微囊的表征83-84
• 4.3 結果與討論84-98
• 4.3.1 含酶微囊的制備和表征84-94
• 4.3.2 含酶微囊的催化性能評價94-98
• 4.4 小結98-100
• 第五章 雙模板法制備超薄雜化微囊用于固定化酶研究100-122
• 5.1 引言100
• 5.2 材料與方法100-105
• 5.2.1 實驗試劑100-101
• 5.2.2 實驗和表征儀器101-102
• 5.2.3 ZIF-8 納米顆粒的制備102
• 5.2.4 Z-TiO_2微囊的制備102-103
• 5.2.5 Z-TiO_2微囊固定化PGA103
• 5.2.6 固定化PGA性能評價103-104
• 5.2.7 微囊的表征104-105
• 5.3 結果與討論105-121
• 5.3.1 ZIF-8 納米顆粒的制備和表征105-107
• 5.3.2 Z-TiO_2微囊的合成和表征107-116
• 5.3.3 Z-TiO_2微囊固定化PGA的性能評價116-121
• 5.4 小結121-122
• 第六章 介孔超薄雜化微囊用于固定化多酶研究122-142
• 6.1 引言122
• 6.2 材料與方法122-127
• 6.2.1 實驗試劑122-123
• 6.2.2 實驗和表征儀器123-124
• 6.2.3 兒茶酚改性明膠的合成（GelC）124-125
• 6.2.4 GelCSi雜化微囊的制備125
• 6.2.5 基于GelCSi微囊構建多酶系統(tǒng)125
• 6.2.6 多酶催化轉化CO_2為甲醇125-127
• 6.2.7 GelC和GelCSi微囊的表征127
• 6.3 結果與討論127-141
• 6.3.1 兒茶酚改性明膠（GelC）的合成和表征127-130
• 6.3.2 GelCSi雜化微囊的合成和表征130-136
• 6.3.3 多酶系統(tǒng)的催化效率和穩(wěn)定性136-141
• 6.4 小結141-142
• 第七章 結論與展望142-145
• 7.1 結論142-143
• 7.2 主要創(chuàng)新點143-144
• 7.3 展望144-145
• 參考文獻145-161
• 發(fā)表論文和科研情況說明161-163
• 致謝163-164

  本文關鍵詞：基于金屬有機配位作用酶固定化載體設計與制備，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：508734