多孔硅表面修飾改性及其在海藻糖合成酶固定和正丁醇分離方面的應(yīng)用.pdf

1、硅材料由于具有很好的生物親和性，并且作為無機(jī)材料的一種，硅材料能夠很容易的被修飾、改性以及功能化。同時(shí)，修飾改性的操作過程相對來說比較簡單。硅材料具有很好的孔道結(jié)構(gòu)，具有微孔、介孔以及大孔等不同的孔道分布;硅材料具有大的比表面積，較好的的尺寸分布以及比較好的機(jī)械強(qiáng)度。硅基材料表面很容易活化出大量的硅羥基，這為后續(xù)的一系列化學(xué)修飾提供了可能。所以說硅材料具有非常好的應(yīng)用前景。
　　正丁醇由于具有很好的工業(yè)化價(jià)值，不僅在生化領(lǐng)域有很好

2、的應(yīng)用，并且作為一種潛在的替代能源引起了越來越多人的關(guān)注。課題組通過重組大腸桿菌并且發(fā)酵生產(chǎn)了高溫穩(wěn)定性(50℃)的海藻糖合成酶。為了實(shí)現(xiàn)海藻糖的連續(xù)生產(chǎn)以及提高海藻糖合成酶的穩(wěn)定性，采用固定化酶的工藝，通過共價(jià)偶聯(lián)的方式，在提高海藻糖合成酶穩(wěn)定性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)海藻糖的生產(chǎn)。這里選用硅材料來幫助實(shí)現(xiàn)海藻糖合成酶的固定化以及丁醇的分離。主要研究成果如下:
　　使用吸附工藝實(shí)現(xiàn)對正丁醇的分離，所以在分離過程中吸附劑的選擇是至關(guān)重要的。選

3、取商業(yè)化的多孔硅Silicalite-1，通過對Silicalite-1進(jìn)行功能改性，來增加吸附劑對正丁醇的吸附效果。先后使用十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷以及3-氨丙基三甲氧基硅烷對Silicalite-1進(jìn)行修飾，成功的在Silicalite-1表面構(gòu)建了一層親水/疏水結(jié)構(gòu)。疏水層的存在，減少了材料對溶劑水的吸附，從而增大了材料對溶質(zhì)的吸附潛能;同時(shí)，因?yàn)閷Σ牧线M(jìn)行疏水修飾，導(dǎo)致材料在水中的分散性降低，所以在材料經(jīng)過疏水修飾之后，繼續(xù)對

4、材料進(jìn)行親水修飾，改善疏水材料在水中的分散能力。親水/疏水層的存在并沒有影響材料對丁醇吸附速率，同時(shí)改性材料具有很好的熱穩(wěn)定性。在親水/疏水Silicalite-1對正丁醇模擬發(fā)酵液的吸附實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，改性Silicalite-1材料對正丁醇的吸附量相較于為修飾改性的Silicalite-1增加了50％。這種修飾改性方法非常適用于對水-有機(jī)溶劑的分離中。
　　首先采用商業(yè)購買的Silicalite-1硅沸石作為載體，采用環(huán)氧基團(tuán)對S

5、ilicalite-1表面進(jìn)行修飾改性，然后使用改性后的載體對海藻糖合成酶進(jìn)行固定。隨后，使用固定化酶對麥芽糖溶液進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化，有效重復(fù)利用次數(shù)達(dá)到了5次;采用十六烷基三甲基氯化銨為模板劑，以四乙氧基硅烷以及3-縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷為硅源，制備了具有納米尺寸的載體，對海藻糖合成酶進(jìn)行固定。固定化酶對200g/L的麥芽糖溶液進(jìn)行催化，重復(fù)利用10次之后，催化效果仍然保持了80％以上。
　　本文主要是對硅材料進(jìn)行功能化，來實(shí)現(xiàn)