基于功能化环氧树脂共固定化CALB与TLL脂肪酶：Taguchi法优化及分子机制研究

本推荐聚焦于采用功能化环氧树脂（RE）共固定化脂肪酶CALB与TLL的创新策略。研究通过Taguchi法优化共固定条件，显著提升酶的热稳定性（50–80?°C）、pH耐受性及有机溶剂抗性。该生物催化剂在180天储存后仍保持80%以上活性，为工业生物催化提供了高稳定性、可重复使用的酶固定化平台。

　　

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Materials

热带念珠菌脂肪酶（Thermomyces lanuginosus Lipase, TLL）和南极假丝酵母脂肪酶B（Candida antarctica Lipase B, CALB）购自巴西Sigma-Aldrich有限公司（Cotia, SP, BR）。戊二醛（grade II）、对硝基苯基丁酸酯（p-NPB）及Triton X-100购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。所有其他化学试剂均为分析纯，来自Synth（巴西圣保罗）和Vetec（巴西圣保罗）。支化聚乙烯亚胺（BPEI）（分子量10,000）购自Sigma-Aldrich。

Process optimization using the Taguchi method

自提出以来，田口方法（Taguchi method）一直被用于工艺优化。本研究运用该工具评估目标酶的固定参数。该方法的应用使得能够以最少的实验次数找到酶固定的最优条件。在该方法中，各因素的三个水平相互比对，从而实现固定化率的最大化。

因此，本研究采用L9正交表安排实验，考察了四个关键因素：反应时间（6、12、24 h）、pH（7、8、9）、缓冲液浓度（50、100、150 mM）以及酶负载量（3、6、9 mg/g载体）。通过测量残余酶活与固定化效率，确定最优组合为：12 h反应时间、pH 9、100 mM缓冲液浓度及6 mg/g酶负载量。该条件不仅显著提高了固定化率（>98%），还大幅增强了生物催化剂的热稳定性和操作耐久性。

Conclusions

酶共固定化过程需精细优化以平衡不同催化组分，从而确保所得生物催化剂的稳定性。本研究证明，在BPEI功能化环氧树脂（RE）中共固定CALB与TLL脂肪酶的优化过程极为高效。在所评估的参数和水平范围内，所确定的最佳条件为：固定化时间12 h、缓冲液浓度100 mM、pH 9、酶负载量6 mg/g。该生物催化剂在热稳定性（50–80°C）、pH适应性以及有机溶剂耐受性方面表现出显著优势，且在180天储存后仍能维持80%以上的催化活性，显示出卓越的操作稳定性与工业应用潜力。