固定化植酸酶反應(yīng)微球制備及催化性能研究.pdf

1、飼料作物中“磷”元素主要以植酸鹽為貯藏形式，但由于單胃動(dòng)物不能有效吸收植酸磷，使植酸鹽隨畜禽糞污直接釋放進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)，形成重要的農(nóng)業(yè)“磷”污染負(fù)荷。
　　近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)植酸酶能夠特異性催化植酸鹽水解為可吸收的無(wú)機(jī)磷，應(yīng)用自由植酸酶改善畜禽養(yǎng)殖業(yè)“磷”污染問(wèn)題逐漸受到廣泛關(guān)注。因此，本文進(jìn)一步結(jié)合固定化酶技術(shù)，通過(guò)調(diào)控制備固定化植酸酶反應(yīng)微球以有序優(yōu)化酶穩(wěn)定性及催化性能，以期遵循“綠色可持續(xù)化”原則，溯源性減量化農(nóng)業(yè)“磷”污染，具有

2、明確的科學(xué)意義及實(shí)際應(yīng)用前景。主要圍繞以下幾方面展開(kāi)：
　?。?）改性海藻酸鈉-植酸酶-二氧化硅復(fù)合反應(yīng)微球構(gòu)建及其催化性能考察：結(jié)合掃描電鏡、X-射線衍射、熱重及壓汞等表征手段表明，相應(yīng)反應(yīng)微球依據(jù)交聯(lián)多糖分子軟模板，通過(guò)硅化反應(yīng)構(gòu)建穩(wěn)定的大孔、介孔多維微觀孔道結(jié)構(gòu)，引入均勻分布的鐵親和活性位點(diǎn)，以高效固載植酸酶分子。面向自由植酸酶瓶頸問(wèn)題，固定化酶熱穩(wěn)定性、抗蛋白酶水解能力、pH適應(yīng)性和重復(fù)利用性能均得到明顯改善，反應(yīng)微球重復(fù)

3、利用8次后仍保留有94％的初始酶活（182.5 U mg-1）。
　?。?）基于不同骨架結(jié)構(gòu)的納米沸石晶粒的固定化植酸酶反應(yīng)基質(zhì)及其催化效能：通過(guò)吸附法研究了四種骨架結(jié)構(gòu)（MFI、BEA、MOR及 LTA）納米沸石對(duì)于植酸酶的固定化效果，優(yōu)化得到固定化最佳介質(zhì)pH為4.5，固定化均符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。基于磷酸化大腸桿菌植酸酶，向沸石陽(yáng)離子交換位中引入Fe3+及Ga3+離子，有效提高酶固定化量及穩(wěn)定性。疏水型 Beta及 ZSM-

4、5沸石表現(xiàn)出對(duì)植酸酶更優(yōu)越的固定化效果，通過(guò)Langmuir模型擬合得到Ga-ZSM-5沸石酶固定化量最高達(dá)1.54 mg mg-1。
　　（3）應(yīng)用天然硅鋁酸鹽及廢棄石油催化裂化（FCC）催化劑固定化植酸酶改善生物有機(jī)肥“磷”利用度：系統(tǒng)考察了蒙脫石及斜發(fā)沸石和兩種FCC催化劑材料對(duì)于植酸酶的固定化效果，相應(yīng)固定化酶復(fù)合添加劑可作為微型反應(yīng)器催化分解畜禽排泄物體系中的植酸鹽，其效能是自由酶的1.2-1.8倍，重復(fù)使用8次平均酶活