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摘要固定化底物催化合成a-熊果昔摘要a-熊果昔是一种安全、高效的天然美白活性物质。它比同分异构体隹 熊果昔的美白效果更好、更安全。本论文探讨利用固定化底物技术，合成 a-熊果昔并对合成条件进行了研究，固定化底物合成a-熊果昔具有原料简 单，反应条件容易控制，产物纯度高等优点，具有重要的工业化意义。本 课题主要分为以下几个部分：第一部分，筛选合适的载体进行底物固定化，并对底物和产物的吸附 解吸条件进行优化。最佳吸附条件：温度为20,底物对苯二酚的最优 吸附时间为50 min,产物a-熊果昔的最优吸附时间为200 min。树脂对对 苯二酚的吸附量为92.3mg-gL最佳解吸条件：温度为22,解吸液浓度 为70%,每克树脂的解吸液体积为25 mL。第二部分，系统阐述了摇瓶发酵过程中的影响条件，并放大至5L罐 反应。摇瓶最佳发酵条件：温度为24,周期为110h,固定化树脂浓度 为90 g L”,OD660值为0.422时，此时产物a-熊果苔的浓度为18.5 gL”（相 较于游离发酵的浓度14.5 g-L-1提升了 28.6%）。5 L发酵罐放大反应条件为:温度24、反应周期84 h、底物浓度130 g1/，产物a-熊果昔的浓度为 27.5 g-L-1,相较于摇瓶发酵产物，浓度提升了 48.6%。第三部分,根据底物的化学和物理性质，探索合成一种新的吸附树脂，并对新合成的树脂进行综合表征。树脂合成的条件为：单体与致孔剂的比 万方数据北京化工大学硕士学位论文例1:15良致孔剂与非良致孔剂的比例10:20；搅拌转速300 rpm；氯甲 基化温度80；氯甲基化时间12 h,氯甲基化试剂体积50 mL；采用硝 基苯作为后交联溶剂的反应时间为16h o此时合成树脂的比表面积为942 平均孔径为34 nm。对底物对苯二酚的吸附量为79 mg树脂。关键词：a-熊果昔，固定化，发酵，树脂合成万方数据ABSTACTIMMOBILIZED SUBSTRATE CATALYTIC SYNTHESIS OF ALPHA ARBUTINABSTRACTIn th e field of th e wh itening researc h arbutin h eat rises in rec ent years with its unique and effec tive wh itening effec t,h igh stability in th e c osmetic s,h ard to produc e of h armLy substanc es,and many oth er advantages.Th e synth esis of alph a arbutin is given priority to with biologic al meth ods,in th is way,produc t c omposition is pure and th e operation is simple,ec onomic.Biologic al meth ods with h ydroquinone as th e substrate,transfer glyc osidic enzyme c atalytic reac tion produc e alph a arbutin,substrates h as inh ibitory effec t on bac teria.in reac tion system.In th is study,a-arbutin was synth esized by substrate immobilized fermentation on th e basis of free fermentation.Th e inh ibitory effec t of substrate on th e c onc entration of th e substrate in th e reac tion system was reduc ed and th e c onc entration of th e produc t was inc reased.Th e main c ontents of th e experiment inc lude th ree parts:In th e first part,th e appropriate c arrier is sc reened for substrate immobilization optimized th e substrate adsorption and produc t desorption c onditions Th e results sh owed th at NKA-II resin h as better adsorption for h ydroquinone.Optimal c onditions was th at in th e temperature 20,th e adsorption time of th e substratein 万方数据北京化工大学硕士学位论文h ydroquinone was 50 min,and th e adsorption time of th e produc t a-arbutin was 200 min.Th e best desorption c onditions:desorption temperature is 22,desorption volume ratio is 70%,1.0 g resin c orresponding to 25 mL desorption solution.In th e sec ond part,th e immobilized resin is added to sh ake flask fbr fermentation and th en c arry out th e amplific ation reac tion of 5 L fermenterTh e optimum reac tion c onditions were as follows:Temperature 24,time 1 lOh,substrate c onc entration 90 g-L-1(resin adsorption c apac ity is 80 mg-g*1)OD660 0.422,in th is c ondition a-arbutin c onc entration up to 18.5 g-L-1.Th e optimum reac tion c onditions in th e 5L fermenter were as follows:temperature 24,time 84 h,substrate c onc entration 130 g-L_1,in th is c ondition a-arbutin c onc entration up to 27.5 g-L_1.Th e yield of a-arbutin inc reased by 48.6%c ompared to sh ake flask fermentation.Th e th ird part,ac c ording to th e c h emic al and ph ysic al properties of th e substrate,synth esis th e resin th at h as h igh performanc e adsorption,And c h arac terized th e struc ture of th e synth etic resin.Th e ratio of monomer to porogen is 1:1.5,Th e proportion of good porogen to non-porogen is 10:20；Stirring speed is 300 rpm;Th e c h lorometh ylation temperature is 80；Th e c h lorometh ylation time is 12 h；Th e c h lorometh ylation volume is 50 mL；Th e reac tion time was 16 h used nitrobenzene as post-c rosslinking solvent,in th is c ondition th e adsorption of 万方数据ABSTACTresin up to 79 mg-L_1.Th e spec ific surfac e area of th e resin is 942 m21,th e average pore size is 34 nm.KEYWORDS:alph a arbutin,immobilized,fermentation,resin synth esis万方数据北京化工大学硕士学位论文VI万方数据目录目录第一章雌.11.1 熊果昔的概况.11.1.1 熊果昔的简介.11.1.2 熊果甘的美白作用机理.11.1.3 熊果昔的制备方法.21.1.4 a-熊果甘的应用.31.1.5 熊果甘的稳定性.31.2 生物固定化.41.2.1 生物固定化方法.41.2.2 生物固定化载体的选择.41.3 吸附树脂的简介.51.3.1 吸附树脂的发展.5L3.2吸附树脂的应用.513.3吸附树脂的合成方法.61.4 论文选题的目的和意义.71.5 本课题研究内容.81.5.1 现有商业化大孔吸附树脂载体选择.81.5.2 固定化底物发酵生产a-熊果甘的条件优化.81.5.3 合成一种对底物有吸附性能的吸附树脂.81.5.4 对合成吸附树脂的表征.8第二章现有商业化吸附树脂载体材料选择.92.1 实验材料.92.2 实验仪器.92.3 实验方法.102.3.1 HPLC色谱检测条件.102.3.2 标准溶液的配制.10233 a-熊果昔标准曲线的绘制.102.3.4 底物对苯二酚标准曲线的绘制.112.3.5 商业化吸附树脂的预处理.122.3.6 静态吸附对苯二酚的计算公式.13VII万方数据北京化工大学硕士学位论文2.3.7 实验用商业化吸附树脂参数.132.3.8 商业化吸附树脂对a-arbutin的解吸方法.142.4 实验结果与讨论.142.4.1 不同型号商业化吸附树脂对底物对苯二酚的吸附.142.4.2 NKA-II树脂对产物a-熊果音的吸附曲线.152.4.3 NKA-II吸附树脂对底物对苯二酚的吸附曲线.162.4.4 温度对NKA-II树脂吸附对苯二酚的影响.172.4.5 NKA-II树脂对底物对苯二酚的解吸曲线.17246NKA-I1树脂对a-熊果昔的解吸曲线.182.4.7 温度对NKA-II树脂解吸a-熊果昔的影响.182.4.8 解吸液浓度对NKA-II树脂a-熊果甘解吸的影响.192.4.9 解析液体积对NKA-II树脂解吸a-熊果甘的影响.20第三章NKA-II树脂为载体固定底物发薛生产a-熊果昔.223.1 实验材料.223.2 实验仪器.233.3 实验方法.233.3.1 树脂的预处理.233.3.2 BT-112 菌种培养.2333.3 BT-112菌种生长曲线绘制.243.3.4 BT-112菌体浓度测定.243.3.5 发酵液的处理.243.3.6 商业化吸附树脂中a-熊果昔的分离.243.3.7 数据处理方法.253.4实验结果与讨论.263.4.1 黄单胞菌的生长曲线.263.4.2 发酵温度对a-熊果昔合成的影响.263.4.3 发酵周期对a-熊果昔合成的影响.283.4.4 发酵液菌体初始浓度对a熊果昔合成的影响.293.4.5 固定化底物浓度对a-熊果昔合成的影响.303.4.6 5 L罐中发酵周期对a-熊果甘合成的影响.313.4.7 温度对5 L罐发酵合成a-熊果昔影响.333.4.8 5 L罐中固定化底物浓度对a-熊果昔合成的影响.34第四章吸附树IS的合成.36V川万方数据目录4.1 吸附树脂的合成机理.364.2 实验材料.384.3 实验仪器.394.4 实验方法.394.4.1 DVB聚苯乙烯的合成.394.4.2 合成树脂中致孔剂的提取.394.4.3 合成树脂的氯甲基化.404.4.4 合成树脂的后交联反应.：.404.4.5 合成树脂对底物对苯二酚的静态吸附.404.5 实验结果与分析.404.5.1 单体与致孔剂比例对树脂合成的影响.404.5.2 良致孔剂与非良致孔剂比例对树脂合成的影响.414.5.3 搅拌转速对树脂合成的影响.424.5.4 催化剂种类选择.424.5.5 氯甲基化温度对树脂合成的影响.424.5.6 氯甲基化时间对树脂合成的影响.434.5.7 氯甲基化试剂体积对树脂合成的影响.444.5.8 后交联时间对树脂合成的影响.454.6 合成吸附树脂的表征.464.6.1 合成吸附树脂的BET全分析.464.6.2 合成吸附树脂的红外表征.474.6.3 合成吸附树脂的SEM表征.484.6.4 合成吸附树脂的TEM表征.494.6.5 合成吸附树脂的热重分析.49第五章结论与建议.515.1 结论.515.2 创新点.525.3 建议.52参考文献.53致谢.57研究成果及发表的学术论文.59作者及导师简介.61IX万方数据北京化工大学硕士学位论文X万方数据ContentsContentsChaper 1 Introduction.11.1 Arbutin overview.11.1.1 Introduc tion of arbutin.11.1.2 Th e func tion of wh itening.11.1.3 Th e situation of biosynth esizing of arbutin.21.1.4 Th e applic ation of a-arbutin.31.1.5 Th e stability of a-arbutin.31.2 Biologic al immobilization.41.2.1 Immobilize ways.41.2.2 Immobilize c arrier.41.3 Introduc tion of adsorption resin.51.3.1 Development of adsorption resin.51.3.2 Applic ations of adsorption resin.51.3.3 Th e synth esis of adsorption resin.61.4 Th e purpose and signific anc e of th is paper.71.5 Content.81.5.1 Selec tion of c ommerc ial mac roporous adsorption resin.81.5.2 Optimization Immobilized Substrate Fermentation.81.5.3 Synth esis spec ific substrate adsorption resin.81.5.4 Ch arac terization synth etic adsorption resin.8Chaper 2 Commercial resin carrier materials.92.1 Experimental materials.92.2 Experimental instrument.92.3 Experimental meth od.102.3.1 HPLC Ch romatograph ic c onditions.102.3.2 standard solution.102.3.3 a-arbutin standard c urve.102.3.4 Substrate h ydroquinone standard c urve.112.3.5 Adsorption resin pretreatment.122.3.6 Calc ulation formula.132.3.7 Parameters for c ommerc ialized adsorption resin.13XI万方数据北京化工大学硕士学位论文2.3.8 Desorption meth od of a-arbutin.142.4 Results and disc ussion.142.4.1 Adsorption of substrate h ydroquinone by adsorption resin.142.4.2 Th e adsorption c urve of th e produc t a-arbutin.152.4.3 Th e adsorption c urve of th e substrate h ydroquinone.162.4.4 Temperature effec t on adsorption of h ydroquinone.172.4.5 Th e desorption c urve of th e substrate h ydroquinone.172.4.6 Th e desorption c urve of a-arbutin.182.4.7 Temperature effec t on desorption of a-arbutin.182.4.8 Desorption c onc entration effec t on desorption a-arbutin.192.4.9 Desorption volume effec t on desorption of a-arbutin.20Chaper 3 Immobilized substrate for fermentation a-arbutin.223.1 Experimental materials.223.2 Experimental instrument.233.3 Experimental meth od.233.3.1 Resin pretreatment.233.3.2 BT-112 c ulture.233.3.3 Growth c urve of BT-112.243.3.4 Determination of BT-112 c eil c onc entration.243.3.5 Treatment of fermentation broth.243.3.6 Separation of a-arbutin in NKA-II resin.243.3.7 Data proc essing.253.4 Results and disc ussion.263.4.1 Growth c urve of BT-112.:.263.4.2 Temperature effec ts on th e synth esis of a-arbutin.263.4.3 Cyc les effec ts on th e synth esis of a-arbutin.283.4.4 Initial c onc entration effec ts a on th e synth esis of a-arbutin.293.4.5 Immobilized substrate c onc entration effec ts on th e synth esis of a-arbutin.303.4.6 Fermentation c yc le effec t on th e synth esis of a-arbutin in 5L tank.313.4.7 Temperature effec t on th e synth esis of a-arbutin in 5L tank.333.4.8 Substrate c onc entration effec ts on th e synth esis of a-arbutin in 5L tank.34Chapter 4 Specificity substrate adsorption capacity synthesis.364.1 Synth esis mec h anism of adsorption resin.36XII万方数据Contents4.2 Experimental materials.384.3 Experimental instrument.394.4 Experimental meth od.394.4.1 Synth esis DVB Polystyrene.394.4.2 Extrac tion of porogen.394.4.3 Ch lorometh ylation resin.404.4.4 Post-c rosslinking reac tion.404.4.5 Static adsorption of h ydroquinone by synth etic resin on substrate.404.5 Results and disc ussion.404.5.1 Effec t of monomer and porogen ratio.404.5.2 Effec t of Proportion of good Porosity and Non-Porosity.414.5.3 Effec t of Stirring Speed.424.5.4 Catalyst type selec tion.424.5.5 Ch lorometh ylation Temperature effec t.424.5.6 Ch lorometh ylation time effec t.434.5.7 Ch lorometh ylated Reagent Volume Effec t.444.5.8 Post-c rosslinking time Effec t.454.6 Ch arac terization of Synth etic Adsorption Resin.464.6.1 BET Analysis of Synth etic Adsorption.464.6.2 FI-IR Ch arac terization of Synth etic Adsorption Resin.474.6.3 SEM Ch arac terization of Synth etic Adsorption.484.6.4 TEM Ch arac terization of Synth etic Adsorption.494.6.5 TG Analysis of Synth etic Adsorption.49Chapter 5 Conclusion and suggestions.515.1 Conc lusion.515.2 Innovation.525.3 Suggestions.52References.53Acknowledgement.57Research results and published academic papers.59Introduction of author and professor.61万方数据北京化工大学硕士学位论文XIV万方数据第一章绪论第一章绪论1.1 熊果昔的概况1.1.1 熊果昔的简介熊果普也称为熊果素(即4-羟苯基-D毗喃葡萄糖甘)，化学式为Cl2Hl6。7。可分为 a-熊果昔和0-熊果昔，其中a-熊果昔对酪氨酸醐的抑制作用是供熊果昔10倍。a-熊果昔通常采用生物合成方法制得，而中熊果昔可从多种植物中分离而得。近年来,熊果甘因独特的美白效果，性质稳定、不易分解的特点，引起了科研工作者们的广泛 关注。常见的美白剂包括光甘草定、对苯二酚、烟酰胺、Vc乙基酸、隹熊果昔和促 熊果昔等。其中对苯二酚由于长期使用会对皮肤产生毒性，已被大多数国家列为禁止 向化妆品中添加的成分，只有少数几个国家仍把对苯二酚作为合法的美白剂添加到化 妆品中。由于B-熊果昔合成原材料广泛、提取方便以及成本较低的特点，使得小熊 果昔相较于a-熊果音应用更为广泛。然而，己有研究表明长期使用快熊果昔会对人 体细胞造成一定的损伤；相反，a-熊果昔不会对人体细胞造成损害，且其能够专一抑 制酪氨酸酶的形成。因此，近年来a-熊果昔的研究热度逐增。1.1.2 熊果昔的美白作用机理黑色素主要存在于黑色素细胞内，黑色素形成的原因为：酪氨酸酶，多巴异构酶(TRP-2)、过氧化物酶和5,6-二羟基回味-2-粉酸(TRP-1)等酶单独或协同作用。酪氨 酸酶的含量与黑色素的合成速度有关，其活性直接影响黑色素的形成。熊果昔通过抑 制酪氨酸酶的合成来抑制黑色素的形成，从而实现其美白效果。小葡萄糖甘酶能够把 小熊果昔转化为具有染色体畸变作用的氢酿。氢醍具有潜在的致癌性和致敏性，因此，国家规定化妆品中禁止含氢醍类物质向。张凤兰等研究了人体表皮细菌对熊果甘和氢醍的代谢转化作用。该研究利用 Ames试验和哺乳动物细胞染色体畸变试验评价熊果甘和氢配的遗传毒性。结果表明，氢醒浓度为50 pmoH/时，可导致CHO细胞染色体发生畸变，而熊果昔不会导致 CHO细胞染色体畸变。Sugimoto K等的研究表明，熊果昔的IC50值为30 mM,而 a-熊果昔的IC50值仅为2.1 mM叫万方数据北京化工大学硕士学位论文1.1.3 熊果昔的制备方法隹熊果昔的合成原料来源广泛，合成方法主要分为：1.对熊果的叶子提取纯化；2.化学反应制得；3.培养含熊果昔的植物细胞。而a-熊果昔的合成方法比较局限，通常采用酶催化葡萄糖糖基和氢醍反应或微生物细胞反应制得【。目前，合成a-熊果 甘的菌种有肠膜状明串珠菌(Leuc onostoc mesenteroides)x酿酒酵母(Sac c h aromyc esc erevisiae)中度嗜热菌(Deinoc oc c us geoth ermalis)野油菜黄单胞菌(Xanth omonas c ampestris)和枯草芽抱杆菌(Bac illus subtilis)o这些菌体在生长过程中产 生合成a-熊果普的转移酶依次为：葡聚糖蔗糖酶、a-葡萄糖甘酶、淀粉酶和糖昔转移 酶。该反应的葡萄糖基主要由葡萄糖、麦芽糖、蔗糖和对硝基葡萄糖昔等组成“工野油菜黄单胞菌制备的冻干细胞和细胞破碎形成的悬液均存在葡萄糖昔转移醐，可以用来合成a-熊果昔，其中，冻干细胞产生的a-熊果昔浓度为0.42 g-L-1；经细胞 破碎后细胞悬液催化合成a-熊果昔的浓度为6.58 g-L-1,然而该方法操作复杂，转化 率较低，且a-熊果菩提取和分离率低，工业化生产困难工已。为了解决转葡萄糖昔 酶的转化效率低的问题，Wu等采用基因重组的方法，利用大肠杆菌，将油菜黄单胞 菌中的转葡萄糖甘酶基因进行改造和表达，最后重组菌种经过培养反应生成a-arbutin,产量提升至21 g-L-1,氢醍作为反应的底物转化率高达76%口3 Liu等以BT-U2菌 种为催化剂，以游离氢醍和蔗糖作为反应物，催化反应生成a-熊果甘，产物浓度最高 为 12-16 g-L-,5-,7o在国外的研究中，Kitao【W等以蔗糖磷酸化酶为催化剂，生物合成产物a-arbutin,Fanayama等以IFO14140糖转移酶为催化剂，生物合成了 a-熊果昔。然而，生物酶 为催化剂合成的熊果昔存在诸多缺点，比如：产品纯度低，不能合成单一的a-熊果昔；合成互为同分异构体的供熊果甘，不利于分离纯化，导致生产成本变高，阻碍工业化 生产。Zh ao等采用两步酶法生物合成a-熊果昔。体系中a-环糊精葡萄糖基转移酶和淀 粉葡萄糖甘酶协同作用生产a-熊果甘，催化反应底物对苯二酚和麦芽糊精合成a-熊果 甘，产物浓度为3.17gL“，底物对苯二酚的最高转化率为7.77%久陈方达，陈耀笼等利用化学方法合成了 a-熊果昔。化学原料为1,4-苯二酚，经过 一系列的选择性化学反应得到中间体4-乙酰氧基苯酚，中间体再进行糖昔化反应，最 后，经脱乙酰保护基合成产物B-熊果昔，该方法制得产物收率仅为34.7%。该方法制 备过程复杂且产物收率较低，试剂原料危险，且产物污染环境，因此，不适于工业化 生产1201 02万方数据第一章绪论1.1.4 a-熊果昔的应用a-熊果昔在黑色素形成的代谢中会抑制酪氨酸酶的合成，阻断多巴和多巴酿的合 成，从而降低酶的活性，降低皮肤黑色素沉积。因此，a-熊果昔被广泛加入到各类 美妆产品中。2002年，a-arbutin首先被日本一家美妆公司加入到化妆品中，因其卓越 美白功效引起各地爱美人士的追逐，更被全球高档化妆品所青睐此外，a-arbutin对动物的某些疾病有特殊功效。有报道称，a-arbutin有助于动物 咳嗽、痰多和哮喘等呼吸道疾病的治疗囚】。然而，关于a-熊果甘帮助动物在呼吸道疾 病的治疗机理还尚不清楚。a-arbutin对人类某些疾病的治疗也取得了良好效果。比如 皮肤瘙痒疼痛，泌尿系统感染等侬】。1.1.5 熊果昔的稳定性刘有停对熊果甘的稳定性进行了探究，探讨了熊果音在不同温度、pH、光照和模 拟膏霜中的稳定性。研究表明，a-熊果昔比0-熊果音具有更好的热稳定性；在弱酸弱 碱偏中性环境下a-熊果昔有着更好的稳定性；在紫外光照下，p-熊果昔在溶液中会有 氢醍产生；在模拟膏霜中，a-熊果昔的稳定性比供熊果甘更好【2人腾希峰，李钟等探究了 a-arbutin水溶性等相关性质，测定了 a-arbutin在不同条 件下的平衡溶解度和解离常数，研究表明a-熊果昔在实验条件下溶解性较好；且具有 表观油水分配系数小的优点【26】。3万方数据北京化工大学硕士学位论文1.2 生物固定化1.2.1 生物固定化方法生物固定法通常是指将酶或细胞通过物理或化学方法固载，使其不易脱落。固定 化后的酶或细胞加入到反应器中进行催化生物活动或增加细胞数量。生物固定化分为 醒固定化和细胞固定化。Grubh ofer和Sc h leith采用重氮化法将多种酶固定在聚氨基苯 乙烯树脂上【2刀。微生物吸附到固体支持物后的固定态具有高生物催化活性、生物催化 再生性、细胞长期稳定性和低扩散性的优点。生物固定化按其方法不同主要分为化学固定化法和物理固定化法。其中化学固定 法是通过分子间共价结合或分子间进行交联反应而发生固定，物理固定法则通过载体 对溶质的吸附或载体包埋生物分子等方式进行固定。共价结合法具有较高的热稳定性 和重复利用性，然而该方法影响了酶和反应底物的自由结合，降低了酶的活性，固定 效率低，且机械性能和稳定性差磔-33】。吸附法的载体选择范围广，且具有简单易操作、高活性低成本的特点，在工业生产中广泛应用。然而这种方法固定的施或细胞与载体 的结合力较弱，且易受环境影响导致其脱落。包埋法可以把酣和细胞进行共包埋，更 适用于酶的固定化技术。本论文中，反应底物对苯二酚有较强的杀菌作用，导致传统的固定化技术对催化 剂的效果提升较小，因此，我们采取用固定化方法固定底物对苯二酚，从而控制发酵 体系中底物对苯二酚的浓度，最终实现减轻对苯二酚对菌体伤害效果。1.2.2 生物固定化载体的选择良好的固定化载体具有以下优点：机械性能好，化学性质稳定：下游过程中，固 定化细胞与载体易分离；保障酶和细胞活性。固定化载体主要分为天然聚合物、合成 聚合物和新型载体材料。天然聚合物相较于合成聚合物，具有提高固定化后酶或细胞 的存活率的优势。天然聚合物主要包括藻肮酸盐和K-角叉菜胶。合成聚合物包括聚丙 烯酰胺和聚乙烯醇类聚合物。新型载体材料包括纳米材料载体、纤维素材料载体、磁 性材料载体和介孔材料载体。基于反应体系的条件，兼顾反应温度、pH值和反应物后续分离提取等效果，我 们选择不同规格的大孔吸附树脂作为本课题固定化载体。万方数据第一章绪论1.3 吸附树脂的简介缓释技术是采取适当措施控制反应体系中某一特定物质浓度的技术，341o通常根 据反应类型将缓释系统分为化学缓释系统和物理缓释系统。在物理缓释系统中，活性物质经过物理反应（如溶解、包埋等），在体系内的释放 速率变缓，且整个过程中无化学反应发生。物理缓释材料分为无机物包膜材料、有机 物包膜材料和人工材料。其中无机物包膜材料可以有效控制活性物浓度，且该包膜原 料分布广，经济性能高，但存在控制能力差的缺点。相对应的有机物包膜材料控制缓 释效果较好因】，分为天然壳聚糖和天然橡胶材料等，材料处理简单，且对环境不会造 成污染。人工材料的优点是成膜性能好，其成分主要为聚烯烧类化合物。活性物质经 人工材料膜包裹后，通过有机膜上的微孔扩散到膜外系统中。在化学缓释系统中，作为载体的聚合物通过与活性物质发生化学反应形成一种新 的化合物3曳化学缓释技术应用广泛，例如，人类疾病的药物治疗常用到该技术。缓释技术在中药物缓释系统已取得丰硕的成果并得到进一步发展。其它领域如农 业、大气与水处理和抗菌材料也取得了相应的成果。本论文中，我们运用固定化技术 和缓释技术的原理，将底物固定到一定载体上并对其缓释效果进行分析，降低底物对 菌体的影响，最终获得反应的最佳条件。13.1吸附树脂的发展离子交换树脂是开发最早的一种吸附树脂，国外对离子交换树脂的最早研究是在 1935年，Adams和Holmes以苯酚、甲醛和芳香胺为原料，经过一定的化学反应首次 成功制备出一种缩聚高分子材料囱。后来科研工作者在研究离子交换树脂的过程中发 展出了大孔吸附树脂。1962年Roh m&Hass公司最先利用悬浮聚合方法合成-一种以苯 乙烯为骨架的高比表面积的离子交换树脂；1966年Roh m&Hass公司推出了一系列高 比面积离子交换体系大孔吸附树脂13%20世纪60年代晚期，日本三菱化成公司以悬 浮聚合为基础，开发了非极性聚苯乙烯-二乙烯苯大孔吸附树脂，这种树脂耐酸碱，不 容易发生副反应，对多种物质都有良好的吸附效果，并具有重复多次使用的特性。20 世纪70年代，国内吸附树脂的研究与生产技术逐步成熟，生产的树脂型号主要有H103、X-5、NK-9和S-8等，并在相关各领域得到广泛应用。5万方数据北京化工大学硕士学位论文1.3.2 吸附树脂的应用吸附树脂具有比表面积大、吸附过程简单、易再生、耐酸碱和热稳定性好的优点，因此，在天然产物提取分离中展现出独特的优越性，尤其在中草药分离提取方面更为 明显。成分复杂的中草药中有效成分低，化学成分作用机理不明确等中草药的提取带 来了很大的困难。我们可以通过广谱性和选择性树脂的应用，对中草药已知有效成分 进行富集，舍弃己知的无效化学成分。树脂吸附方法具有分离效果好、工艺简单和生 产成本低的优点，在提取黄酮、生物碱、皂忒、多酚类、菇类和有机酸中广泛应用。大孔吸附树脂具有独特的疏水性能，有利于溶液中有机化合物的吸附mJ。目前，大孔吸附树脂在处理有机废水中表现出良好的性能：树脂性能稳定，比表面积大，可 重复使用率高；且吸附和解吸方法简单，效率高；吸附解吸条件易操作，经济性好。侯坤等利用化学方法制得高比表面积的胺基吸附树脂，并用该树脂对苯酚和对硝 基苯酚进行静态吸附，实验结果表明：胺基吸附树脂对苯酚和对硝基苯酚的最大吸附 量远高于同类吸附树脂愣L施卫忠等人合成了一种新型吸附树脂FZH124,这种树脂交联度较高，合成原料 以1,2,4-苯三酸醉为后交联剂对氯型吸附树脂进行竣基修饰，并利用FZH124型树脂 对2,4,6-三氯苯酚和对氯苯酚进行吸附，同时对作用机理做了说明。结果表明FZH124 型树脂对这几种氯酚类物质的吸附能力较强H叫Zh eng K用一种含竣基的化合物对树脂进行后处理，合成了 ZK-1型吸附树脂。并研究了 ZK-1型吸附树脂