基于固定化木瓜蛋白酶的核桃殼活性炭制備改性及應用研究.pdf

1、木瓜蛋白酶是一種純天然的蛋白水解酶，可催化水解多種蛋白質(zhì)中的肽鍵和多種化合物中的酯鍵、酰胺鍵等，具有蛋白酶和酯酶雙重酶活性質(zhì)，被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、紡織、化妝品和生物等領域。但木瓜蛋白酶在催化反應中存在易受環(huán)境影響而變性失活，其催化中心易與金屬離子配位結合失活，以及難以與催化產(chǎn)物分離等不足，導致生產(chǎn)成本增加，限制其推廣應用。此外，貴州是我國核桃主要產(chǎn)地之一，近年來，隨著核桃產(chǎn)業(yè)的快速增長，核桃加工產(chǎn)生的核桃殼廢棄料日益增多，常以堆棄或

2、焚燒處理，造成資源浪費與環(huán)境污染。核桃殼材質(zhì)堅硬成分接近于木材，是制備活性炭的優(yōu)質(zhì)原料。據(jù)此，本文開展研究工作，提出并采用核桃殼為原料，H3PO4為活化劑，定向制備活性炭，用于木瓜蛋白酶的固定化。以解決木瓜蛋白酶易失活、難以與產(chǎn)物分離及難以重復使用等問題，同時實現(xiàn)對核桃殼廢棄物的資源化利用，具有雙重意義。
　　論文通過熱重分析對核桃殼及核桃殼浸漬料熱解過程進行探討，研究H3PO4對核桃殼活化機理，并確定炭化、活化溫度；通過測定活性

3、炭77K N2等溫吸附線、碘吸附值和亞甲基藍吸附值，以及FT-IR、Boehm滴定和零電荷點，探究所制備活性炭孔隙結構及表面化學性質(zhì)對吸附性能的影響，提供酶固定化載體的基本數(shù)據(jù)。
　　通過研究高溫N2二次活化、HNO3及NH3·H2O對制備的活性炭進行改性，獲得孔隙結構和表面化學性質(zhì)都適用于固定化木瓜蛋白酶用載體。通過對酶固定化條件、不同活性炭固定化木瓜蛋白酶和添加戊二醛吸附—交聯(lián)固定化木瓜蛋白酶的研究，確定了固定化酶條件、最適宜

4、固定化木瓜蛋白酶用活性炭和戊二醛添加量，并進行固定化酶特性測定。
　　研究結果表明：核桃殼是制備活性炭的優(yōu)良原料；制備核桃殼活性炭適宜工藝條件為：核桃殼粒度20~60目、浸漬比4:1、炭化溫度250℃、炭化時間60min、活化溫度500℃、活化時間60min。高溫N2二次活化適宜改性工藝條件為：二次活化溫度900℃、二次活化時間120min；HNO3與NH3·H2O適宜改性工藝條件為：HNO3濃度1mol/L、NH3·H2O濃度5

5、mol/L。適宜固定化條件：轉速150r/min、吸附時間2.5h、酶給量0.5mg/mL；AC-Nt120最適宜用于固定化木瓜蛋白酶，酶負載量達95.56mg/g、酶活為133.72U，比AC-At60分別提高1.28倍、1.36倍，酶活為游離酶活0.994倍。戊二醛最適添加量為6％，酶負載量181.03mg/g、酶活91.33U，單位載體質(zhì)量固定化酶的催化酪氨酸產(chǎn)量最高；固定化酶特性評價：pH穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性均有提高，最適pH向堿性