Page 111 - 《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 ·1725·
2 h，此时 50 mg 载体固定化琼胶酶的酶活回收率为 升高而降低，但固定化琼胶酶在 45 ℃以下相对活
67.74%，琼胶寡糖产量为 3.53 μg/mL。在较短的固 性保持 90%以上，且在 40~55 ℃间的相对活性显著
定时间内，载体上只有少量的琼胶酶被固定，而较 高于游离琼胶酶，具有更好的热稳定性。KHAN 等 [26]
长的固定时间虽然可以使更多的琼胶酶与载体结 提出，固定化酶在一定温度范围内表现出更高的稳
合，但同样会导致酶分子间相互挤压减少反应位点。 定性和活性保留率，可能是因为共价键的形成使酶
相比于 CAO 等 [13] 利用 0.5 g Fe 3 O 4 @SiO 2 -NH 2 固定化 的刚性增加，避免了酶结构的扭曲变性失活。
脂肪酶的酶活回收率为 96.9%，本研究制备的固定 如图 10 所示，固定化琼胶酶和游离琼胶酶都在
化琼胶酶能依靠少量载体达到较高的酶活回收率， pH 为 7.5 时具有最高活性，但在较宽 pH 范围内固
这可能是受到载体颗粒大小、分散性、可供附着的 定化琼胶酶的相对活性都比游离酶高。这可能是因
比表面积以及表面氨基含量的影响。 为，固定化减小了 pH 对酶活性位点上官能团的电
离，载体表面特殊性质造就了良性微环境，所以，
固定化后琼胶酶对 pH 的敏感性降低 [27] 。
图 8 固定时间对酶活回收率的影响
Fig. 8 Effect of immobilization time on recovery of enzyme
activity
图 10 固定琼胶酶与游离琼胶酶的 pH 稳定性
在最优的酶固定化条件（加酶量 7 mL、戊二醛 Fig. 10 pH stability of immobilized agarase and free agarase
加入量 4 mL、交联时间 2 h、固定时间 2 h）下固定
琼胶酶，并计算酶负载量。通过 Bradford 法 [18] 测得 2.6 重复利用性分析
图 11 为固定化琼胶酶的重复利用性。
粗酶液中酶质量浓度为 0.114 g/L，固定后反应液中
酶质量浓度为 0.021 g/L，带入公式（3）计算可得
酶负载量为 13.02 mg/g。
2.5 热稳定性和 pH 稳定性分析
按 1.2.8 节进行实验测定固定化琼胶酶和游离琼
胶酶的热稳定性和 pH 稳定性，结果见图 9 和图 10。
图 11 固定化琼胶酶的重复利用性
Fig. 11 Reusability of immobilized agarase
可以看出，在第 7 次使用后，固定化琼胶酶相
[7]
对活性为 40.41%。相比于 XIAO 等 利用单宁酸修
饰的磁性材料固定化琼胶酶在重复利用 7 次后剩余
[8]
图 9 固定琼胶酶与游离琼胶酶的热稳定性 活性为 22.5%。ZHANG 等 利用聚多巴胺修饰的磁
Fig. 9 Thermal stability of immobilized agarase and free 性材料固定化琼胶酶重复利用 7 次后剩余活性为
agarase
30%,利用氨基硅烷功能化磁性材料固定琼胶酶的重
如图 9 所示，固定化琼胶酶和游离琼胶酶都在 复利用性能提升明显。随着重复利用次数的增加，
30 ℃时具有最高酶活性，其相对活性都随着温度的 相对活性不断下降可能是因为，一方面是循环过程
