碳纳米管促进有机相中脂肪酶催化的作用机理研究

本项目拟通过制备磁性硅胶微球并在微球表面交联包覆碳纳米管来制备新型脂肪酶固定载体。将应用所制备的新型载体固定脂肪酶并在有机溶剂（己烷、环己烷、庚烷和辛烷）中进行催化苯基乙醇（作为模型化合物）的转酯反应。在广泛的实验条件下，研究温度、有机溶剂、底物浓度和固定脂肪酶用量等对转酯反应的影响。通过傅立叶红外光谱及圆二色谱实验测定并结合分子动力学模拟研究碳纳米管与酶的作用及其对脂肪酶结构及功能的影响。研究碳纳米管的一些特性（管身具有弧形曲面；由六边形碳环微结构单元构成；非常好的导热性能；比表面积很大等）在促进脂肪酶活性中心"口袋"开放、质量传递和热量传递等方面的作用。通过本项目的研究，揭示碳纳米管促进有机相中脂肪酶催化的作用和机理。

研究制备了磁化碳纳米管和氨基环糊精功能化碳纳米管并对它们进行了表征。碳纳米管、磁化碳纳米管和氨基环糊精功能化碳纳米管用于固定脂肪酶并用于在有机溶剂正庚烷、离子液体、正庚烷/离子液体界面催化拆分苯基乙醇。实验研究结果表明，碳纳米管作为脂肪酶固定载体极大地提高了脂肪酶的催化活性。在实验基础上，本项目进行了分子动力学模拟计算研究并解释了脂肪酶活提高的机理。依据相关机理，本项目还研究了石墨烯和竹炭用于固定脂肪酶并用于在有机溶剂正庚烷催化拆分苯基乙醇。在该项目的资助下，培养博士生1名，硕士生11名，发表SCI文章13篇。项目研究完成了申请书计划。