Введение 4
1. Аналитический обзор литературы 6
1.1. Смоляные затруднения 6
1.2. Ферменты 7
1.2.1. Строение ферментов. Активный центр 8
1.2.2. Свойства ферментов 10
1.2.3. Классификация ферментов 11
1.2.4. Каталитическая активность фермента 13
1.2.5. Факторы, влияющие на протекание ферментативных реакций 14
1.2.6. Субстратная специфичность 18
1.2.7. Классификация методов определение каталитической активности ферментов 19
1.3. Липаза и ее смеси с амфифильными соединениями 20
1.4. Методики планирования эксперимента 24
1.4.1. Основные понятия 24
1.4.2. Классификация экспериментальных планов 25
1.4.3. Центральные композиционные планы 26
1.4.4. Центральный композиционный ротабельный план (ЦКРП) 28
2. Объекты и методы исследования 31
2.1. Объекты исследования 31
2.3. Определение каталитической активности липазы по методу Ота-Ямада 32
2.4. Методика построения математической модели процесса взаимодействия липазы с синтанолом ДС-10 34
2.5. Определение условий и построение плана эксперимента 34
2.6. Обработка результатов экспериментальных данных. Расчет коэффициентов регрессионного уравнения 37
2.7. Определение средних размеров частиц дисперсной фазы методом динамического светорассеяния 39
2.8. Методика определения солюбилизироющей способности 41
3.Результаты эксперимента и их обсуждение 42
3.1. Результаты планирования эксперимента 42
3.2. Кинетические зависимости каталитической активности липазы от времени 47
3.4. Результаты динамического светорассеяния 48
3.5. Солюбилизация канифоли 50
Выводы 53
Библиографический список
Продукты переработки древесины являются важной и неотъемлемой частью нашей жизни. Безусловным достоинством древесинного сырья является его возобновляемость. Древесина является уникальным сырьем, еще с древнейших времен человечество использует ее в качестве топлива, в строительстве, при изготовлении различных орудий труда и бумаги. Помимо, собственно использования древесины с целью получения целлюлоз и продуктов на их основе, древесина служит источником различных экстрактивных веществ. Эти вещества разнообразны по составу и свойствам.
Как и для любого производства, в целлюлозно-бумажной промышленности существует ряд проблем. Одной из актуальных проблем в ЦБП является проблема смоляных затруднений. Её решают как с помощью нереагентных, так и с применением химических методов.
Широкое распространение в ЦБП получили различные амфифильные соединения. Помимо ПАВ, в ЦБП используются ферменты в различного рода процессах, например для удаления чернил с бумаги, на стадии отбелки, а также для уменьшения содержания так называемой “вредной смолы”. В связи с общностью строения ферментов и ПАВ, возможно их совместное применение, для решения различных проблем.
Процесс исследования достаточно труден и требует много времени, поэтому для получения экспериментальных данных довольно часто используют различные методики планирования экспериментов.
Планирование эксперимента может решить задачи при поиске оптимальных условий процесса, выборе влияющих факторов, а также для построения, оценке и уточнении констант теоретических моделей.
Алгоритмы построения планов эксперимента применимы к большинству оптимизационных задач как проектно-расчетных, так и экспериментальных. Методы статистической оценки опытных данных необходимы для любого экспериментального исследования, претендующего на достоверность результатов.
Планирование эксперимента — это процедура выбора числа и условий проведения опытов, необходимых и достаточных для решения поставленных задач с требуемой точностью.
Различные методики планирования эксперимента способствует сокращению количества опытов, на основании которых строятся модели процессов. Таким образом, основной задачей планирования становится установление минимального числа опытов и условий их проведения.
Цель работы: определение влияния амфифильных соединений на каталитическую активность липазы при различных факторах (температуры, pH среды и добавки поверхностно-активного вещества).
Для достижения поставленной цели были поставлены задачи:
1. Изучить структуру и физико-химические свойства ферментов, используемых в системе ПАВ/фермент;
2. Выбрать методику планирования эксперимента;
3. Определить каталитическую активность липазы в зависимости от трех выбранных факторов;
4. Построить математическую модель влияния факторов на каталитическую активность липазы и построить графики зависимости.
1. Установлена математическая зависимость каталитической активности липазы от трех факторов: температуры, pH среды и добавки НПАВ (Синтанола ДС-10), определены оптимальные условия проведения процесса (Т= 30-35, pH=7 и состав композиции НПАВ/фермент (70/30);
2. Показана зависимость каталитической активности липазы от концентрации его в растворе;
3. Установлено, что добавка ДДСН больше 10%, приводит к снижению активности липазы. Максимальная активность липазы наблюдается при содержание Синтамида-5 в смеси 35%;
4. Установлено влияние природы поверхностно-активных веществ на дисперсный состав фермента;
5. Обнаружено, что наилучшей солюбилизирующей способностью обладает смесь Синтанол ДС-10/липаза (70/30).
