脂肪酶(EC3.1.1.3)具有高选择性、高稳定性、反应条件温和、不需要辅酶等优良特性，能高效催化水解、酯化、转酯化、醇解、氨解等系列反应，广泛应用于医药、化工、食品、饲料和能源等行业。与游离酶相比，固定化脂肪酶具有稳定性好、易从反应系统中分离、能重复使用、便于运输和贮存、有利于生产的连续化和自动化等优点，因而具有更广阔的应用空间。　　通常，酶是通过物理吸附方式固定到介孔材料上，酶分子与载体结合力不强，导致酶的固定化效率及稳定性降低，而且使酶在洗脱与反应时容易脱落。此外，酶固定化后其催化作用由均相转移到多相，介孔材料表面带来的扩散限制效应、空间位阻、分配效应等对酶的催化特性有很大影响。通过引入功能化有机基团对介孔材料的硅羟基表面进行化学修饰，增强酶与固定化载体之间的结合力，改善固定化酶的酶学性质是当前酶固定化研究的重要内容。然而目前报道的修饰方法普遍存在酶固定化效率低，固定化酶稳定性和活性不高，反应过程中扩散限制效应明显等不足。　　离子液体具有环境友好和可设计性两大优点，作为绿色反应介质已在酶催化领域得到了广泛应用。本研究项目制备了一系列不同结构特征的介孔材料（SBA-15、SBA-16以及无定形SiO2等），并采用一系列咪唑类离子液体（阳离子侧链带不同链长的烷基、羧基等官能团;阴离子为氨基酸、BF4、 PF6）对介孔材料表面进行化学修饰。所得到的新型固定化载体材料用于猪胰脂肪酶(PPL)的吸附、交联、交联与离子吸附相结合固定化中，并对所得固定化PPL的酶学性质进行考察，结果表明离子液体修饰介孔材料能够改善载体与酶的结合力，提高了酶固定化效率及固定化酶的稳定性，改变固定化酶所处的微环境，缓减扩散限制作用，改善固定化酶的酶学特性。　　通过对固定化酶的酶学性质和催化反应动力学研究，揭示功能化离子液体表面修饰介孔材料和猪胰脂肪酶的作用机制。并通过元素分析、N2吸附-脱附(BET)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重(TG)、核磁共振(NMR)等表征手段研究了离子液体修饰对介孔材料表面结构及固定化酶微环境变化的影响，解析了固定化猪胰脂肪酶酶学性质变化的机理，发展了一种新型、高效的酶固定化载体表面修饰方法。主要研究结论如下:　　1、将一系列带不同官能团（巯基，氨基，羧基，苯基，不同链长度的烷基，离子液体）的硅烷偶联剂嫁接在低成本的无定形SiO2介孔材料表面，然后将这些载体通过物理吸附固定猪胰脂肪酶，研究传统修饰剂与离子液体修饰剂修饰的介孔材料表面性质对固定化酶催化性能的影响，探索高效的酶固定化用介孔材料表面化学修饰方法。结果表明:传统修饰剂甲基三甲氧基硅烷，辛基三甲氧基硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷，苯基三甲氧基硅烷，氨基三甲氧基硅烷，巯基三甲氧基硅烷为修饰剂，在苯基官能团修饰的介孔材料(Ph-SiO2)表面猪胰脂肪酶(PPL)的活性比较高，活性达到288 U/g PPL;但相比甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体(CH3IL)修饰的SiO2固定化酶活性低（392 U/g PPL）。此外，羧基咪唑离子液体修饰的介孔材料固定化效率高达98％，酶活性达到322 U/g PPL，重复使用五次后残余活力仍然为62％。　　2、以F127三段聚合体为模板剂，合成了三维孔道的SBA-16材料。以甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体(IL)为修饰剂，修饰介孔材料SBA-16(IL-SBA-16)并物理吸附固定猪胰脂肪酶(PPL)。通过改变材料的主体结构来提高猪胰脂肪酶酶活及稳定性。研究结果表明:离子液体修饰后的SBA-16载体固定化PPL的比活力显著提高，为原粉SBA-16固定化酶的175％;离子液体修饰介孔材料固定化酶（PPL-IL-SBA-16）对温度变化、较低pH值的敏感度降低，重复使用性大幅度提高，使用五次后残余酶活仍然在61％以上。　　3、以甲基咪唑BF4离子液体(C1/BF4)为修饰剂，修饰介孔材料SBA-15物理吸附法固定猪胰脂肪酶(PPL)。研究表明，酶活提升作用明显，活力由148 U/g提升到840 U/g游离脂肪酶。但该离子液体修饰介孔材料固定化酶(PPL-IL-SBA)重复使用五次后，酶活仅仅为初始酶活的35％。通过进一步的戊二醛交联处理，稳定性明显升高，重复使用五次后酶活仍然在53％以上，储存25天后，残余酶活力为初始活力的74.5％以上。　　4、运用离子液体的可设计性，在上述工作的基础上，对离了液体阳离子碳链长度，阴离子种类，离子液体修饰量进行变化，通过改变介孔材料表面的极性，亲疏水性质，有效防止酶蛋白的溢出，提高酶活及改善载体与酶的结合力，提高酶固定化效率及固定化酶的活性和稳定性。结果表明:在适宜的离子液体修饰量下（5mmol/g），短链烃甲基咪唑亲水性离子液体(C1/BF4)修饰介孑L材料SBA-15固定化酶的活力较高，酶活较游离酶提高了5.7倍。通过增加碳链长度，可以提高固定化PPL的稳定性，C8/BF4-SBA固定化的PPL五次重复使用之后仍然能保持初始酶活的63％。　　5、为了进一步改善修饰载体固定化酶的酶学性质，合成了特异性氨基酸功能性离子液体修饰的SBA-15(AA-SBA)，并通过交联剂实现脂肪酶的离子吸附-交联结合固定，来解决吸附法固定化酶易脱附，稳定性不高的问题。介孔材料经氨基酸功能性离子液体修饰后离子吸附-交联固定的PPL，固定化效率达到98％，相比前面工作物理吸附的53％固定化效率，酶的负载量明显上升。固定化酶重复使用5次后，仍然保持96％的固载量，残余活力始终保持初始活力的78％以上。这些结论表明新型载体与特殊方法结合体PPL-AA-SBA固定化酶是一个非常稳定和高效的生物催化剂。　　本研究工作在发展一种新颖、高效的酶固定化用介孔材料表面化学修饰方法的同时，拓展了离子液体和介孔材料在酶工程领域中的应用，具有一定的科学研究价值和潜在应用前景。