Page 107 - 《精细化工》2023年第8期
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第 8 期 王露洁，等: 氨基硅烷功能化磁性材料固定化琼胶酶的性能 ·1721·
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美白保湿 、抗氧化 、抗炎 等多种功效，可广泛 超顺磁性等特性，被广泛应用于固定化酶 [10] 。因裸
应用于食品、美容、医疗等领域，具有较高的经济 露的 Fe 3 O 4 表面对酶活性具有抑制作用，而 SiO 2 具
效益。但目前琼胶寡糖还未能实现工业化生产，主 有易于修饰的化学表面和较强的化学稳定性 [11] ，通
要受限于琼胶酶活性低、稳定性差。 常选择在 Fe 3 O 4 表面包裹一层 SiO 2 再进行改性功能
研究表明，通过合适的固定化材料可以提高酶 化。3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）含有大量的
的稳定性，固定化后通过循环利用可以提高酶的水 氨基官能团，该氨基可以与戊二醛等双醛交联剂中
解性能，在一定程度上弥补酶活性小导致水解效率 的醛基形成席夫碱结构 [12] ，这同样适用于与琼胶酶
低的缺陷。在早期固定化琼胶酶的研究中，XIAO 上氨基的连接，从而实现琼胶酶的固定化（酶固定
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等 通过单宁酸修饰的磁性材料固定化琼胶酶，具 化过程示意图如图 1 所示）。由于不同的酶具有不同
有较好的 pH 稳定性，但酶活回收率较低。ZHANG 的性质，所以氨基硅烷功能化磁性材料固定不同的
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等 通过聚多巴胺修饰的磁性材料固定化琼胶酶， 酶具有不同的效果。CAO 等 [13] 利用 Fe 3 O 4 @SiO 2 -NH 2
具有可重复利用性，但没有提高温度稳定性和 pH 载体固定化脂肪酶，0.5 g 载体固定脂肪酶实现酶活
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稳定性。WANG 等 创新性地将两种琼胶酶固定在 回收率 96.9%，固定化酶重复利用 10 次后活性仍剩
三氯三嗪功能化的磁性载体上，显著提高了琼胶寡 余 90%，具有优异的重复利用性；FANG 等 [14] 利用
糖的产量，但工艺过程较复杂。固定化可以提高琼胶 Fe 3 O 4 @SiO 2 -NH 2 载体固定化果胶酶，仅 0.2 g 载体
酶的利用效率，但目前固定化琼胶酶技术的研究较少， 固定果胶酶酶活回收率能达到 73.5%，但在重复利
开发具有稳定性强、重复利用性高、酶活回收率好等 用 7 次后剩余活性为 64.4%。这些研究表明，氨基
性能的固定化材料对琼胶酶的利用具有重要意义。 硅烷功能化磁性材料是一种构建固定化酶的良好载
Fe 3 O 4 因其比表面积大、表面易改性修饰、具有 体，但目前鲜见将其用于固定化琼胶酶。
图 1 琼胶酶固定化原理及重复利用过程示意图
Fig. 1 Schematic diagram of agarase immobilization principle and reuse process
在现有技术的启发下，本文首先制备了 SiO 2 包 国药集团化学试剂有限公司；正硅酸乙酯（TEOS），
覆 Fe 3 O 4 磁性复合粒子，再利用 APTES 对其进行功 AR，成都市科隆化学品有限公司；APTES，AR，
能 化修饰制 备了氨基 硅烷功能 化磁性材 料 上海麦克林生化科技有限公司；琼胶、蛋白胨，BR，
（Fe 3 O 4 @SiO 2 -NH 2 ），将其作为固定化琼胶酶的载 北京奥博星生物技术有限公司。
体。通过对固定化琼胶酶和载体材料进行表征分析， IR Tracer-100 型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR），
优化固定条件，探究固定化琼胶酶的酶学性质，为 美国 Thermo Scientific 公司；ZEISS Sigma300 型扫
琼胶酶的固定化研究提供一种可行的策略，期望为 描电子显微镜（SEM），德国 Carl Zeiss 公司；Lake
琼胶酶的工业化应用提供一定的理论基础。 Shore 7410 型振动样品磁强计（VSM），美国 Lake
Shore 公司；722N 型紫外-可见分光光度计，上海仪
1 实验部分
电分析仪器有限公司；LGJ-10 型真空冷冻干燥机，
1.1 试剂与仪器 北京亚星仪科科技有限公司；JJ-1 型机械搅拌器，
FeSO 4 •7H 2 O、FeCl 3 •6H 2 O、NH 3 •H 2 O、戊二醛、 江苏金坛新瑞仪器有限公司。
无水乙醇、3,5-二硝基水杨酸（DNS）、葡萄糖，AR，
