● 摘要
生物催化剂固定化技术的开发和应用己成为生物技术的重要研究内容之一。固定化酶具有小型高效、稳定性好、可重复并连续使用等优点，并且可以提高产物的纯度和过程效率，克服游离生物催化剂对环境敏感、性质不稳定、易失活或死亡等缺点。载体对固定化酶有较大的影响，要制得理想的固定化酶，既要选用合理有效的固定化方法，同时又要有良好的载体。因此借助现代技术合成性能优良的固定化酶载体是固定化酶研究领域的主要研究内容。
本论文通过自组装技术制备新型复合载体材料；通过将现代纳米材料技术和生物固定化技术相结合，研究开发新型的固定化酶，为生物酶营造一种生物友好的微环境，使酶的活性提高。具体内容如下：
1. 通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了分子量分布窄的双亲性嵌段共聚物PS-b-PAA，将果胶酶固定于双亲性嵌段共聚物PS-b-PAA。由于双亲性嵌段共聚物PS-b-PAA上富含大量羧基，使果胶酶能够在温和、方便的条件下实现固定化。研究了pH和温度对固定化果胶酶活性的影响，固定化果胶酶存储稳定性及动力学参数。结果表明：固定化果胶酶的最佳反应条件为：pH6.0，温度65 癈。
2.利用逐层自组装的方法(layer-by-layer)制备了SiO2-coated chitosan复合材料，并以该复合材料为载体固定化果胶酶。分别研究了pH和温度对固定化果胶酶活性的影响，固定化果胶酶的存储稳定性和动力学参数。研究发现，当固定化果胶酶的酶载量高达247.8 mg/g时，载体本身能保持较好的稳定性。特别是固定化果胶酶在相当大的pH范围内仍能保持较高的酶催化活性。由于吸附果胶酶的浓度大，导致固定化果胶酶的动力学参数中的米氏常数(Km)大于自由酶的米氏常数(Km)。
3. 通过逐层自组装的方法(layer-by-layer)将壳聚糖包覆?#32858;电解质刷?/SPAN>(SiO2-g-PSStNa)，制备了SiO2/PSStNa/Chitosan复合材料，并以该复合材料为载体固定化果胶酶。研究发现，当固定化果胶酶的载酶量高达316.8 mg/g时，载体本身仍能保持较好的稳定性。特别是固定化果胶酶在pH为3.0~4.5范围内仍能保持较高的酶催化活性。自由果胶酶和固定化果胶酶的半衰期分别是13.5d和30d。将固定化果胶酶储存一个月后仍能保持高达49.7%的酶催化活性。
4. 通过逐层自组装(layer-by-layer)的方法，制备了SiO2-coated (PEI/Fe3O4)n复合材料，并以该复合材料作为载体固定化果胶酶。结果表明：由于SiO2-coated (PEI/Fe3O4)n 粒子表面吸附的Fe3O4增强了其磁力性能，使得其在反复利用的催化过程中具有简便、快速分离的优点。