MCM-41分子篩固載脂肪酶的研究

摘 要：采用水熱法成功合成介孔MCM-41分子篩。將脂肪酶成功地固載到介孔分子篩MCM-41中，固載進的脂肪酶為35.67 mg/g。通過介孔分子篩對脂肪酶的吸附條件進行優化，獲得了最佳吸附條件，其中最佳吸附物（脂肪酶）/吸附劑（MCM-41）（質量比，m/m）為3/45。對不同解吸附劑解吸附效果的影響，在0.1 mol/L NaOH溶液中解吸附效果較好，解析率高達63.27 %。MCM-41吸附脂肪酶的吸附過程符合準二階動力學方程。MCM-41吸附脂肪酶的過程屬于放熱反應，并且屬于自發反應。

關鍵詞：脂肪酶;固載;MCM-41;介孔分子篩

介孔分子篩有著有序的孔結構，尺寸堪比許多生物分子。這種穩定常常是通過包埋或固定在有機或無機結構中，目前已被證明有利于蛋白質的消化和分離、生物傳感器、生物催化、藥物遞送和組織工程。固定化的目的是保持酶的催化活性的同時提高其穩定性，易于回收和重用。如果蛋白質尺寸比孔開口小，它將獲得的大的內表面積和中孔體積的支撐。載體在脂肪酶固定化過程中起著重要作用。以有序介孔材料（OMM）為載體，可以在不與壁共價結合的情況下降低脂肪酶的浸出。OMM具有表面積大、連通性好、彎曲度大、孔徑可調等優點，是潛在的候選載體。MCM-41是最具代表性的例子，其平均孔徑通常在8 nm左右，是固定化脂肪酶的理想選擇。

一、實驗部分

1.脂肪酶在分子篩上的固載

取0.20 g焙燒過的MCM-41 粉末，加入質量濃度為2 mg/mL的脂肪酶溶液5 mL，加入pH = 7.24緩沖溶液5 mL，在4℃下攪拌吸附24 h;將混合體系以6000 r/min的速度離心，保留上清液;用蒸餾水洗滌顆粒，直到溶液中檢測不到脂肪酶為止，得到上清液，合并上清液，定容于100 mL容量瓶。

2.MCM-41對血紅蛋白的等溫吸附實驗

分子篩組裝蛋白質的量;在其他條件保持最優下（在pH、脂肪酶濃度、吸附劑用量、吸附時間最優條件下），分別在4、15、20、25、35、45℃溫度下固載脂肪酶，計算1 g MCM-41固載脂肪酶的量。

二、結果與討論

1.脂肪酶的工作曲線

在606 nm處，用1 cm的比色皿，以水作為參比，測定含脂肪酶體系（A1）和空白體系（A2）的吸光度，計算吸光度差值：ΔA = A1-A2，通過實驗發現血紅蛋白濃度在0 - 400 mg/L范圍內滿足比爾定律。脂肪酶的工作曲線的回歸方程為ΔA = 0.0019C + 0.0288（C：?g/ml，R = 0.9997）（見圖1）。

2.不同條件下脂肪酶在MCM-41上的吸附情況

在4℃時，吸附率、吸附量都達到最大，隨著溫度的升高，對脂肪酶的吸附率、吸附量都逐漸減少，這是由于溫度升高，使脂肪酶的三維空間結構發生了改變，不利于與吸附劑的結合，而至吸附量減少，說明吸附過程為放熱反應（見圖2）。

3.固定時間的影響

固定時間從15到120分鐘（見下表）。脂肪酶載荷增加隨著時間的增加從15到60分鐘，然而，沒有觀察到增量隨時間增加從60到90分鐘。可能有一個孔的脂肪酶分子的聚合MCM-41在這個階段，導致毛孔堵塞，拒絕其他脂肪酶分子進入孔道。在此之后，部分脂肪酶分子開始分離，使氣孔再次暴露，脂肪酶逐漸進入通道，時間為90～120 min，120 min時負荷增加，也說明脂肪酶仍有進入通道的空間。

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基金項目：2018年吉林省“大學生創新創業訓練計劃”項目（2018S1059）資助。

作者簡介：馬哲（1998—），男，河南溫縣人，本科在讀，研究方向：納米材料。