海藻酸鈉微球在酶的固定化領(lǐng)域的應(yīng)用 課題報告

海藻酸鈉凝膠在酶的固定化領(lǐng)域的應(yīng)用上海市閔行中學(xué)高二八班吳天鴻張語虹摘要近幾年“分子料理”逐漸進(jìn)入我們的視野當(dāng)中，其中將食物漿混合海藻酸鈉后加入氯化鈣中就可以做成微球狀凝膠，其原理是海藻酸鈉可以在含有多價金屬離子的溶液中形成凝膠，在網(wǎng)上查詢其原理之后，我們提出假設(shè)，是否海藻酸鈉微球可以運用于酶的固定化領(lǐng)域呢？本報告是關(guān)于以α-淀粉酶為例基于海藻酸鈉凝膠運用于酶的固定化之后對于酶的性質(zhì)（酶活性、溫度和pH對酶活性的影響）的影響的研究以及對其在現(xiàn)實應(yīng)用方面的進(jìn)一步思考。關(guān)鍵詞：酶的固定化、海藻酸鈉微球一、實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗研究海藻酸鈉凝膠包埋固定的酶的性質(zhì)變化二、實驗內(nèi)容（一）驗證海藻酸鈉凝膠包埋固定的酶的可行性實驗（二）探究溫度對海藻酸鈉凝膠包埋固定的酶的作用相比游離狀態(tài)的酶的變化（三）探究pH對海藻酸鈉凝膠包埋固定的酶的作用相比游離狀態(tài)的酶的變化（四）探究海藻酸鈉濃度對海藻酸鈉凝膠包埋固定的效果影響三、實驗原理直鏈淀粉可吸附碘并與之形成包合物，使溶液變?yōu)樗{(lán)色，而麥芽糖、葡萄糖等均無此作用。α-淀粉酶能夠切斷淀粉中的α-1,4葡萄糖苷鍵，產(chǎn)生麥芽糖，葡萄糖等。海藻酸鈉可溶與水，可與多價金屬離子交聯(lián)形成網(wǎng)狀凝膠，該網(wǎng)狀凝膠可應(yīng)用于包埋法固定酶。酶活力單位（60°C、pH=6）（g/ml）=[(60/T)×V(底物)×ω(底物)]÷V(酶)（本實驗中由于要改變溫度和pH等，故使用根據(jù)酶活力單位采用相對酶活力單位用于表示酶活力）四、實驗過程（一）驗證海藻酸鈉凝膠包埋固定的酶的可行性實驗將海藻酸鈉粉末加入水迅速攪拌使其成為2.0%的粘稠狀海藻酸鈉溶液，再加入適量α-淀粉酶使其含0.6%α-淀粉酶,靜置2-3分鐘，配置適量2%氯化鈣溶液，用滴管吸取適量海藻酸鈉與酶溶液的混合物，逐滴加入氯化鈣溶液中，使其成為凝膠微球，收集凝膠微球，備用。使用3g淀粉混合200ml水配置淀粉懸濁液，滴加4-5滴碘液，其置于恒溫加熱器上加熱至25℃并保持溫度基本不變，加入凝膠微球，磁力攪拌，觀察溶液顏色變化。（二）探究溫度對海藻酸鈉凝膠包埋固定的酶的作用相比游離狀態(tài)的酶的變化將海藻酸鈉粉末加入水迅速攪拌使其成為2.0%的粘稠狀海藻酸鈉溶液，再加入適量α-淀粉酶使其含0.6%α-淀粉酶,靜置2-3分鐘，配置適量2%氯化鈣溶液，用滴管吸取適量海藻酸鈉與酶溶液的混合物，逐滴加入氯化鈣溶液中，使其成為凝膠微球，收集凝膠微球，備用。使用3g淀粉混合200ml水配置淀粉懸濁液，滴加4-5滴碘液，其置于恒溫加熱器上加熱至45℃（50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃）并保持溫度基本不變，加入凝膠微球，磁力攪拌，記錄溶液褪色時間。（三）探究pH對海藻酸鈉凝膠包埋固定的酶的作用相比游離狀態(tài)的酶的變化將海藻酸鈉粉末加入水迅速攪拌使其成為2.0%的粘稠狀海藻酸鈉溶液，再加入適量α-淀粉酶使其含0.6%α-淀粉酶,靜置2-3分鐘，配置適量2%氯化鈣溶液，用滴管吸取適量海藻酸鈉與酶溶液的混合物，逐滴加入氯化鈣溶液中，使其成為凝膠微球，收集凝膠微球，備用。使用3g淀粉混合200ml水配置淀粉懸濁液，滴加4-5滴碘液，其置于恒溫加熱器上調(diào)整pH使pH=5.0（5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0）再加熱至45℃并保持溫度基本不變，加入凝膠微球，磁力攪拌，記錄溶液褪色時間。記錄溶液褪色時間。（四）探究海藻酸鈉濃度對海藻酸鈉凝膠包埋固定的效果影響將海藻酸鈉粉末加入水迅速攪拌使其成為2.0%（1.6%、2.4%、2.8%）的粘稠狀海藻酸鈉溶液，再加入適量α-淀粉酶使其含0.6%α-淀粉酶,靜置2-3分鐘，配置適量2%氯化鈣溶液，用滴管吸取適量海藻酸鈉與酶溶液的混合物，逐滴加入氯化鈣溶液中，使其成為凝膠微球，收集凝膠微球，備用。使用3g淀粉混合200ml水配置淀粉懸濁液，滴加4-5滴碘液，其置于恒溫加熱器上加熱至45℃并保持溫度基本不變，加入凝膠微球，磁力攪拌，記錄溶液褪色時間。記錄溶液褪色時間。觀察其微球物理性質(zhì)的變化，催化時間的變化等。五、實驗結(jié)果（一）實驗1現(xiàn)象：20分鐘后溶液褪色結(jié)論：使用適宜濃度的海藻酸鈉固定α-淀粉酶不會使酶失活，使用海藻酸鈉凝膠固定α-淀粉酶可行。（二）實驗2溫度（℃溫度（℃）相對酶活力（%）相對酶活力（%）圖2圖2溫度對海藻酸鈉凝膠包埋固定的酶的作用相比游離狀態(tài)的酶的變化結(jié)論：固定后的酶熱穩(wěn)定性較未固定的酶好。（三）實驗3現(xiàn)象：如圖相對酶活力（%）相對酶活力（%）pH圖2圖2pH對海藻酸鈉凝膠包埋固定的酶的作用相比游離狀態(tài)的酶的變化結(jié)論：固定后的酶相比未固定的酶對pH變化敏感度降低。（四）實驗4現(xiàn)象：如圖海藻酸鈉濃度（%）海藻酸鈉濃度（%）相對酶活力（%）相對酶活力（%）圖2圖2海藻酸鈉濃度對海藻酸鈉凝膠包埋固定的酶的作用相比游離狀態(tài)的酶的變化結(jié)論：酶活性隨著海藻酸鈉濃度增高先增大再減小，且存在酶活性最高時海藻酸鈉濃度≈2%。六、結(jié)論和展望使用海藻酸鈉微球固定后的酶相比未固定前更穩(wěn)定，可應(yīng)用于替代傳統(tǒng)粉狀洗滌劑的“洗衣球”中，鑒于海藻酸鈉本身安全無毒