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酶产自生物，具有生物相容性。许多酶已在不同行业中用作生物催化剂，如用在食品、乳品、制药、洗涤剂、纺织品、生物能源和化妆品等行业。在这些酶中，脂肪酶受到越来越多的关注，因为脂肪酶具有对映选择性、区域选择性和广泛的底物特异性，其具有应用于多领域的潜能。但是，尽管其优点较多，在实际使用中脂肪酶也存在易失活、不易回收、且价格较昂贵等缺点。固定化是解决脂肪酶上述问题的有效方案之一。近期，人们探索了以金属有机框架（MOFs）作为保护层的固定化酶技术。MOFs采用模块化合成方法，由有机和无机成分构成。沸石咪唑酯骨架（ZIF-8）是MOFs的一类，为一种新型微孔材料。由于其孔隙率高、表面特性可调、细胞毒性甚微、热稳定性和化学稳定性卓越，以及在温和的生物相容性条件下易于合成，引起了广泛关注。这些性能使得ZIF-8可用于分离、气体储存、药物输送和催化等广泛领域。为此，本论文分别以不同形状的ZIF-8为载体，通过封装和吸附策略分别固定米黑根毛酶脂肪酶（Rhizomucor miehei lipase，RML）和洋葱伯克霍尔德脂肪酶（Burkholderia cepacia lipase，BCL），并将获得的固定化脂肪酶用于制备生物柴油。主要工作和结果总结如下：
1.室温下，微孔六面体、X形和中孔分级ZIF-8分别在水溶液中合成。用调节剂三乙胺（TEA）制备微孔六面体（用于2-甲基咪唑的去质子化，以加速ZIF-8的形成，获得该形状）；中孔分级ZIF-8制备以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为形态调节剂、氨基酸（L-组氨酸）作为共同模板，与TEA反应获得该形状；不含任何调节剂的X形ZIF-8制备过程较简单，只需通过注射器滴注即可。根据扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外（FT-IR）、粉末X射线衍射（PXRD）等方法对固定化载体和固定化酶的表征，以及以N2吸附-脱附等温线测试载体性质，最后选择X型和分级ZIF-8作为固定酶的载体。
2.利用SEM、TEM、FT-IR、XRD和N2吸附-脱附等手段研究了RML@ZIF-8和BCL-ZIF-8。SEM和TEM测试显示在包封RML和吸附BCL后ZIF-8的形态发生了改变；发现固定化酶后ZIF-8中存在与蛋白质相对应的两个条带，表明酶固定化成功；FT-IR光谱同样验证了酶的成功固定化；PXRD的测试结果显示ZIF-8和固定化脂肪酶存在峰值强度差异，进一步证实了该结果；N2吸附-脱附等温线测试揭示固定化酶后ZIF-8和RML@ZIF-8之间在表面积和孔直径上也存在差异。
3.RML和BCL被分别包封和吸附在水相中的ZIF-8中。两种脂肪酶的固定化效率均高于85％。在优化条件RML负载25mg、包封时间20分钟、固定化温度30℃下，RML@ZIF-8的活性回收率达2,632％；在优化条件BCL加载量700mg、吸附时间30min、固定温度25℃、pH值7.5下，BCL-ZIF-8的活性回收率达1,279％。
4.酶学性质研究结果显示，与自由酶相比，固定化酶的温度和pH稳定性获得显著增强。
5.以固定化的脂肪酶催化大豆油酯交换反应制备生物柴油。得到的最佳条件为：对于RML@ZIF-8,20wt％异辛烷反应体系、加水量9wt％、醇与油的摩尔比4:1、反应温度45℃、反应时间24小时、脂肪酶用量8wt％，最终转化率可达95.6％，RML@ZIF-8在连续运行10个周期后仍然能保持84.7％的得率；对于BCL-ZIF-8，加水量3wt％、醇与油的摩尔比为4:1、反应温度40℃、反应时间12h、脂肪酶用量6wt％，生物柴油的最高产率可达93.4％，在连续运行8个循环后，BCL-ZIF-8仍能保持71.3％的转化率。
1.室温下，微孔六面体、X形和中孔分级ZIF-8分别在水溶液中合成。用调节剂三乙胺（TEA）制备微孔六面体（用于2-甲基咪唑的去质子化，以加速ZIF-8的形成，获得该形状）；中孔分级ZIF-8制备以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为形态调节剂、氨基酸（L-组氨酸）作为共同模板，与TEA反应获得该形状；不含任何调节剂的X形ZIF-8制备过程较简单，只需通过注射器滴注即可。根据扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外（FT-IR）、粉末X射线衍射（PXRD）等方法对固定化载体和固定化酶的表征，以及以N2吸附-脱附等温线测试载体性质，最后选择X型和分级ZIF-8作为固定酶的载体。
2.利用SEM、TEM、FT-IR、XRD和N2吸附-脱附等手段研究了RML@ZIF-8和BCL-ZIF-8。SEM和TEM测试显示在包封RML和吸附BCL后ZIF-8的形态发生了改变；发现固定化酶后ZIF-8中存在与蛋白质相对应的两个条带，表明酶固定化成功；FT-IR光谱同样验证了酶的成功固定化；PXRD的测试结果显示ZIF-8和固定化脂肪酶存在峰值强度差异，进一步证实了该结果；N2吸附-脱附等温线测试揭示固定化酶后ZIF-8和RML@ZIF-8之间在表面积和孔直径上也存在差异。
3.RML和BCL被分别包封和吸附在水相中的ZIF-8中。两种脂肪酶的固定化效率均高于85％。在优化条件RML负载25mg、包封时间20分钟、固定化温度30℃下，RML@ZIF-8的活性回收率达2,632％；在优化条件BCL加载量700mg、吸附时间30min、固定温度25℃、pH值7.5下，BCL-ZIF-8的活性回收率达1,279％。
4.酶学性质研究结果显示，与自由酶相比，固定化酶的温度和pH稳定性获得显著增强。
5.以固定化的脂肪酶催化大豆油酯交换反应制备生物柴油。得到的最佳条件为：对于RML@ZIF-8,20wt％异辛烷反应体系、加水量9wt％、醇与油的摩尔比4:1、反应温度45℃、反应时间24小时、脂肪酶用量8wt％，最终转化率可达95.6％，RML@ZIF-8在连续运行10个周期后仍然能保持84.7％的得率；对于BCL-ZIF-8，加水量3wt％、醇与油的摩尔比为4:1、反应温度40℃、反应时间12h、脂肪酶用量6wt％，生物柴油的最高产率可达93.4％，在连续运行8个循环后，BCL-ZIF-8仍能保持71.3％的转化率。