基本信息
- 项目名称：
- 明胶与CTAB复合模板法制备介孔材料及其在酶固定化中的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文以生物可降解的明胶和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为复合模板剂，合成介孔SiO2。通过物理吸附的方法将猪胰脂肪酶(PPL)固定到介孔材料孔道中，并研究了固定化PPL催化三乙酸甘油酯水解的性能。考察了固定化PPL催化活性的影响因素、温度耐性和重复利用性。
- 详细介绍：
- 本文以生物可降解明胶和CTAB为复合模板，硅酸钠为硅源制备了无序虫洞状孔结构的介孔SiO2(MPS-C)。材料具有较高的比表面积(392.4 m2 g–1)和孔径(6.4 nm)。以合成的介孔材料MPS-C为载体对PPL脂肪酶进行固定化，考察了不同pH和反应温度对固定化酶催化性能的影响：自由酶催化三乙酸甘油酯水解的最佳条件为pH = 7.0和35 ℃；固定化酶的提高到了pH = 8.0和45 ℃。在固定化酶和自由酶温度耐性实验中，固定化酶在60 ℃水浴中放置120 min仍能保持大约40%的最初活性，而自由酶在同等条件下只能保持最初活性的20%。经过6次重复利用后固定化酶仍能保持最初活性的45%。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 采用生物可降解的天然高聚物明胶与离子型表面活性剂复合模板制备介孔SiO2，将其作为载体用于脂肪酶固定化，进而研究固定化酶的特性。明胶模板剂的使用可以有效减少传统模板剂的残留对环境的污染，固定化酶具有较好的耐温性、pH适应性和重复利用性,降低酶的使用成本。
科学性、先进性及独特之处
- 采用生物可降解的天然高分子明胶和阳离子离子表面活性剂CTAB形成的聚集体作为模板剂，制备虫洞状的介孔SiO2。介孔SiO2固定化酶具有较好的耐温性、pH适应性和重复利用性。
应用价值和现实意义
- 明胶模板剂的使用可以有效减少传统模板剂的残留对环境的污染。介孔材料高的比表面积，可控的孔径分布和较大的孔体积使其在催化、吸附脱附、传感器、药物控释和纳米主体材料等方面都有许多潜在的应用价值。本论文制备的介孔SiO2固定化PPL具有较好的耐温性、pH适应性和重复利用性。
学术论文摘要
- 以生物可降解的明胶和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为复合模板剂，Na2SiO3为硅源采用水热法合成介孔SiO2材料。通过N2吸附-脱附分析、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、能量分散X-射线光谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM)对制备的介孔材料进行了表征。结果显示材料具有虫洞状的无序介孔结构，其孔直径为6.4 nm、比表面积为392.4 m2 g-1、孔体积为1.044 cm3 g-1。通过物理吸附的方法将猪胰脂肪酶(PPL)固定到介孔材料孔道中，并研究了固定化PPL催化三乙酸甘油酯水解的性能。考察了固定化PPL催化活性的影响因素、温度耐性和重复利用性。与自由酶相比，固定化酶具有较宽的pH适用范围、优异的热稳定性，固定化酶在6次重复利用之后仍能保持最初活性的45%。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 通过学校和山东省专家评审。
参考文献
- [1]C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W. J. Roth, J. C. Vartuli, J. S. Beck[J] Nature 1992, 359: 710 [2]K. K. Sharma, R. P. Buckley, T. Asefa[J] Langmuir 2008, 24: 14306 [3]Y. F. Zhu, E. Kockrick, S. Kaskel, T. Ikoma, N. Hanagata[J] J. Phys. Chem. C 2009, 113: 5998 [4]C. R. Michel[J] Sens. Actuators, B 2010, 147: 635 [5]H. V. Fajardo, A. O. Martins, R. M. de Almeida, L. K. Noda, LF. D. Probst, NL. V. Carreño, A. Valentini[J] Mater. Lett. 2005, 59: 3963 [6]N. N. Gandhi, N. S. Patil, S. Sawant[J] Cat. Rev. Sci. Eng. 2000, 42: 439 [7]A. Ghanem, H. Y. Aboul-Enein[J] Chirality 2005, 17: 1 [8]F. Hasan, A. A. Shah, A. Hameed[J] Enzyme Microb. Technol. 2006, 39: 235 [9]Y. X. Bai, Y. F. Li, Y. Yang[J] Process Biochem. 2006, 41: 770
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