Page 109 - 《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                                   ·1723·


                           酶负载量=(ρ 0 –ρ)V/m           （3）
            式中：ρ 0 为粗酶液中酶的质量浓度，g/L；ρ 为固定
            后反应液中酶的质量浓度，g/L；V 为加入酶溶液体
            积，mL；m 为载体质量，g。

                  表 1   酶固定化条件优化实验的因素与水平
            Table 1    Factors and levels of optimization of immobilization
                    conditions of agarase
             No.   因素        水平             其他条件
              1   琼胶酶加    3、5、7、9、 戊二醛加入量 2 mL，交联时
                 入量/mL    11、13      间 2 h，固定时间 3 h


              2   戊二醛加    1、2、3、4、 琼胶酶加入量 7 mL，交联时             图 2  Fe 3 O 4 @SiO 2 -NH 2 （a、b）和固定化琼胶酶（c、d）
                 入量/mL    5、6        间 2 h，固定时间 3 h
                                                                    的 SEM 图
              3   交联时间/h 1、2、3、4、 琼胶酶加入量 7 mL，戊二醛              Fig. 2    SEM images of  Fe 3 O 4 @SiO 2 -NH 2  (a,b) and
                          5、6        加入量 4 mL，固定时间 3 h                immobilized agarase (c,d)
              4   固定时间/h 1、2、3、4、 琼胶酶加入量 7 mL，戊二醛
                          5、6        加入量 4 mL，交联时间 2 h         2.2   FTIR 分析
                                                                   图 3 分别为游离琼胶酶、固定化琼胶酶（按 1.2.5
            1.2.8   固定化琼胶酶酶学性质测定                               节条件制备）的 FTIR 谱图。对于游离琼胶酶，
                                                                                                         –1
                                                                     –1
                 将最佳固定化条件制备的固定化琼胶酶与游离                          626 cm 处为 C—H 键的特征吸收峰，1137 cm 处
                                                                                                     –1
            琼胶酶（即琼胶酶粗酶液）在温度分别为 30、35、                          为 C—O—C 键的振动特征峰           [21] ；1398 cm 处为—
            40、45、50、55  ℃和 pH 分别为 6.0、6.5、7.0、7.5、            NH 2 键的伸缩振动吸收峰，对应于酶的酰胺Ⅰ键；
                                                                      –1
            8.0、8.5 条件下静置 1 h 后，测定酶活性，探究固定                     1639 cm 处为—NH 2 键的特征峰，属于酰胺Ⅱ键              [22] ；
                                                                      –1
            化琼胶酶与游离琼胶酶的热稳定性和 pH 稳定性。                           3427 cm 处为—OH 的宽特征峰。对于固定化琼胶
                                                                        –1
                 探究固定化琼胶酶的重复利用性：在最佳酶固                          酶，572 cm 处为 Fe—O 键的特征峰           [23] ，说明 Fe 3 O 4
                                                                                    –1
            定化条件（加酶量 7 mL、戊二醛加入量 4 mL、交                        的存在；797 和 1079 cm 处的强吸收宽峰分别为 Si
            联时间 2 h、固定时间 2 h）、最佳反应温度（30  ℃）                    —O—Fe 和 Si—O—Si 的反对称伸缩振动             [24] ，证明
                                                                                     –1
            和 pH=7.5 条件下，测定其重复利用性。固定化琼胶                        SiO 2 成功修饰；1626 cm 处的尖锐吸收峰为—NH 2
                                                                                  –1
            酶水解琼胶后，利用磁铁将固定化琼胶酶与反应液                             的特征峰    [25] ，1406 cm 为 C—N 键的弯曲振动特征
                                                                                –1
            分离，加入新的底物溶液继续与固定化琼胶酶反应，                            吸收峰   [21] ，2880 cm 处为—CH 2 键的特征吸收峰，
            重复此过程 6 次，测定每次反应后的酶活性。                             证明了 APTES 的成功结合。在固定化琼胶酶的谱
                 以上结果均用相对活性表示，相对活性（%）                          图中存在 Fe 3 O 4 、SiO 2 、APTES 和琼胶酶的特征峰，
                                                               证明琼胶酶成功固定化在 Fe 3 O 4 @SiO 2 -NH 2 上。
            为该点的酶活与系列中最高酶活的百分比。

            1.3   材料表征
                 FTIR：采用溴化钾压片法对样品进行 FTIR 测
                                      –1
            试，波数范围 4000~400 cm 。SEM：加速电压为
            20.0 kV。VSM：298 K，磁场强度为±20 kOe。

            2   结果与讨论


            2.1   SEM 分析
                 通过 SEM 表征 Fe 3 O 4 @SiO 2 -NH 2 载体颗粒和固
            定化琼胶酶颗粒（按 1.2.5 节条件制备）的表面形貌，
            结果见图 2。由图 2a、b 可知，Fe 3 O 4 @SiO 2 -NH 2 颗              图 3   固定化琼胶酶与游离琼胶酶的 FTIR 谱图
                                                               Fig. 3    FTIR spectra of immobilized agarase and free agarase
            粒表面光滑，颗粒呈球形，团聚现象较明显，颗粒

            大小不均匀。如图 2c、d 所示，固定化琼胶酶表面                          2.3   VSM 分析
            因为琼胶酶的附着而变得粗糙，存在褶皱，能明显                                 使用振动样品磁强计（VSM）测定 Fe 3O 4@SiO 2-
            观察到琼胶酶在载体颗粒表面的附着形态。                                NH 2 和固定化琼胶酶（按 1.2.5 节条件制备）的磁化
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