MCM-41分子筛固载脂肪酶的研究

摘 要：采用水热法成功合成介孔MCM-41分子筛。将脂肪酶成功地固载到介孔分子筛MCM-41中，固载进的脂肪酶为35.67 mg/g。通过介孔分子筛对脂肪酶的吸附条件进行优化，获得了最佳吸附条件，其中最佳吸附物（脂肪酶）/吸附剂（MCM-41）（质量比，m/m）为3/45。对不同解吸附剂解吸附效果的影响，在0.1 mol/L NaOH溶液中解吸附效果较好，解析率高达63.27 %。MCM-41吸附脂肪酶的吸附过程符合准二阶动力学方程。MCM-41吸附脂肪酶的过程属于放热反应，并且属于自发反应。

关键词：脂肪酶;固载;MCM-41;介孔分子筛

介孔分子筛有着有序的孔结构，尺寸堪比许多生物分子。这种稳定常常是通过包埋或固定在有机或无机结构中，目前已被证明有利于蛋白质的消化和分离、生物传感器、生物催化、药物递送和组织工程。固定化的目的是保持酶的催化活性的同时提高其稳定性，易于回收和重用。如果蛋白质尺寸比孔开口小，它将获得的大的内表面积和中孔体积的支撑。载体在脂肪酶固定化过程中起着重要作用。以有序介孔材料（OMM）为载体，可以在不与壁共价结合的情况下降低脂肪酶的浸出。OMM具有表面积大、连通性好、弯曲度大、孔径可调等优点，是潜在的候选载体。MCM-41是最具代表性的例子，其平均孔径通常在8 nm左右，是固定化脂肪酶的理想选择。

一、实验部分

1.脂肪酶在分子筛上的固载

取0.20 g焙烧过的MCM-41 粉末，加入质量浓度为2 mg/mL的脂肪酶溶液5 mL，加入pH = 7.24缓冲溶液5 mL，在4℃下搅拌吸附24 h;将混合体系以6000 r/min的速度离心，保留上清液;用蒸馏水洗涤颗粒，直到溶液中检测不到脂肪酶为止，得到上清液，合并上清液，定容于100 mL容量瓶。

2.MCM-41对血红蛋白的等温吸附实验

分子筛组装蛋白质的量;在其他条件保持最优下（在pH、脂肪酶浓度、吸附剂用量、吸附时间最优条件下），分别在4、15、20、25、35、45℃温度下固载脂肪酶，计算1 g MCM-41固载脂肪酶的量。

二、结果与讨论

1.脂肪酶的工作曲线

在606 nm处，用1 cm的比色皿，以水作为参比，测定含脂肪酶体系（A1）和空白体系（A2）的吸光度，计算吸光度差值：ΔA = A1-A2，通过实验发现血红蛋白浓度在0 - 400 mg/L范围内满足比尔定律。脂肪酶的工作曲线的回归方程为ΔA = 0.0019C + 0.0288（C：?g/ml，R = 0.9997）（见图1）。

2.不同条件下脂肪酶在MCM-41上的吸附情况

在4℃时，吸附率、吸附量都达到最大，随着温度的升高，对脂肪酶的吸附率、吸附量都逐渐减少，这是由于温度升高，使脂肪酶的三维空间结构发生了改变，不利于与吸附剂的结合，而至吸附量减少，说明吸附过程为放热反应（见图2）。

3.固定时间的影响

固定时间从15到120分钟（见下表）。脂肪酶载荷增加随着时间的增加从15到60分钟，然而，没有观察到增量随时间增加从60到90分钟。可能有一个孔的脂肪酶分子的聚合MCM-41在这个阶段，导致毛孔堵塞，拒绝其他脂肪酶分子进入孔道。在此之后，部分脂肪酶分子开始分离，使气孔再次暴露，脂肪酶逐渐进入通道，时间为90～120 min，120 min时负荷增加，也说明脂肪酶仍有进入通道的空间。

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基金项目：2018年吉林省“大学生创新创业训练计划”项目（2018S1059）资助。

作者简介：马哲（1998—），男，河南温县人，本科在读，研究方向：纳米材料。