探討奈米磁性粒子對酵素固定化及青黴菌生長之研究; Investigating the Influence of Modified Magnetic Nanoparticles on Enzyme Immobilization and Fungal Morphology of Penicillium Brevicompactum

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Title:	探討奈米磁性粒子對酵素固定化及青黴菌生長之研究;Investigating the Influence of Modified Magnetic Nanoparticles on Enzyme Immobilization and Fungal Morphology of Penicillium Brevicompactum
Authors:	徐敬衡
Contributors:	化學工程與材料工程學系
Keywords:	磁性奈米粒子;酵素;奈米生技;生質能;化學工程類
Date:	2008-07-01
Issue Date:	2010-12-28 14:29:48 (UTC+8)
Publisher:	行政院國家科學委員會
Abstract:	磁性材料(Fe3O4)具有低成本、高效能與快速分離等優點，並可藉由外加磁場來達到操控行為的目的。一般來說，磁性載體奈米微粒具有高比表面積、低質傳阻力等優點外，易於回收，降低操作成本和資本也為其優勢。本計畫所研究預設為兩年計畫，主題乃是利用氧化鐵磁性奈米粒子來作為固定化之載體，研究方向如下所述： 1. 使用磁性奈米粒子於酵素固定化：酵素，為具催化能力的蛋白質分子且針對特定物質有專一性。關於氧化鐵奈米粒子作為磁性可操控觸媒載體之研究，首先將探討磁性粒子尺寸大小對於酵素固定化之影響;為了增加磁性奈米載體的功能性，延長酵素使用次數及其多次使用後之活性，將探討纖維素分解酵素固定在經過表面改質之磁性粒子上之催化最佳條件；修飾的方式將利用幾丁聚醣，它是良好的生物高分子，與生物體細胞有良好的生物相容性，亦可扮演保護劑角色。 2. 生質能：據估計，利用生物科技發展的生質能，到本世紀末會占能源消耗量的三分之一。台灣因有良好的氣候及發達的農業技術，故年年有豐富的農作物；但其纖維廢棄物卻缺乏有效率的利用。從纖維質中提出的糖類(C5 及C6 糖)可再轉化成酒精供大眾使用。然而酵素水解纖維質仍為高成本，若能利用具磁性之分解纖維素之酵素作為分解纖維素之用，並可大量回收酵素，可降低其經濟成本。 3. 使用磁性奈米粒子於微生物發酵生長：由於在好氧發酵過程中，當菌體成長由菌絲成為菌球後，球體內部質傳效果會變差，隨著菌球增大，菌球內部無法獲得足夠氧氣，使得菌體生長受到限制；本研究計畫中將在培養液中利用磁性粒子作為固定微生物生長之載體，不僅可易於回收，控制其行為若能再進一步，對磁性粒子進行親、疏水性表面改質，探討對其發酵過程中微生物、產物之生長影響。本實驗室初步發現若加入適量的oxygen vector 對於Penicillium brevicompactum 在液態酵中生產mycophenolic acid 中指出單位菌體吸收氧氣量的值越高，發酵的時間就越短。而在產率方面，也得到一個最適化的範圍。添加奈米磁性粒子於fermentation broth 可以控制真菌粒徑大小，並可以達到in-situ cell separation，方便菌液分離，可以應用於連續式或饋料式操作。本研究之創新在於以下三點: 1. 首度探討改質之磁性奈米粒子對於生質能中纖維素分解酵素固定化之研究，以期在利用高成本酵素在產生生質能過程中，降低成本。 2. 首度探討磁性粒子對於發酵中微生物生長過程的關係、對其產物及分離效果之影響，並找出其最佳化製程。 3. 首度以磁性奈米粒子建立in-situ cell separation 發酵製程。研究期間：9608 ~ 9707
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
Appears in Collections:	[Department of Chemical and Materials Engineering] Research Project

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