Abstract

Cellulose-based magnetic hydrogel microbeads were prepared through sol–gel transition using a 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate-in-oil emulsion. Surface properties of the microbeads were altered by blending cellulose with chitosan, carrageenan, lignin, or starch. The adsorption capacity of the cellulose microbeads for crystal violet was 1.3 times higher after blending cellulose with carrageenan, while that for methyl orange was 2.0 times higher after blending cellulose with chitosan. As a model study, kinetics and isotherms for the adsorption of crystal violet on the cellulose/carrageenan microbeads were investigated to understand the effect of the biopolymer on the adsorption properties. Adsorption capacities of the cellulose microbeads for pepsin and bovine serum albumin were 1.6 and 1.2 times higher after blending cellulose with chitosan, respectively. The adsorption capacity of the cellulose/carrageenan microbeads for lysozyme was 1.2 times higher than that of the cellulose microbeads. The cellulose/alkali lignin and cellulose/starch magnetic microbeads were found to be efficient supports for immobilization of lipase. Specific activities of lipase immobilized on the cellulose/alkali lignin and cellulose/starch magnetic microbeads were 1.2- and 1.4-fold higher than that of free lipase, respectively. Under denaturing thermal conditions, the half-life of lipase immobilized on the cellulose/alkali lignin and cellulose/starch magnetic microbeads was 47- and 56-fold higher than that of free lipase, respectively. Thus, owing to their biocompatibility, biodegradability, and controllability, the cellulose/biopolymer/Fe₃O₄ hydrogel microbeads may have many potential applications in biocatalytic, biomedical, and environmental fields.

中文翻译：

---

纤维素/生物聚合物/ Fe 3 O 4水凝胶微珠，用于吸附染料和蛋白质

摘要

基于纤维素的磁性水凝胶微珠是通过使用油中的乙酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓油包衣乳液通过溶胶-凝胶转变制备的。通过将纤维素与壳聚糖，角叉菜胶，木质素或淀粉混合，可以改变微珠的表面性质。纤维素与角叉菜胶共混后，纤维素微珠对结晶紫的吸附能力提高了1.3倍，而甲基橙与纤维素和壳聚糖共混后对甲基橙的吸附能力提高了2.0倍。作为模型研究，研究了结晶紫在纤维素/角叉菜胶微珠上的吸附动力学和等温线，以了解生物聚合物对吸附性能的影响。纤维素与壳聚糖混合后，纤维素微珠对胃蛋白酶和牛血清白蛋白的吸附能力分别为1.6和1.2倍，分别。纤维素/角叉菜胶微珠对溶菌酶的吸附能力是纤维素微珠的1.2倍。发现纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠是固定化脂肪酶的有效载体。固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的比活性分别比游离脂肪酶高1.2倍和1.4倍。在变性热条件下，固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的半衰期分别比游离脂肪酶的半衰期高47倍和56倍。因此，由于它们的生物相容性，生物降解性和可控制性，纤维素/生物聚合物/铁 纤维素/角叉菜胶微珠对溶菌酶的吸附能力是纤维素微珠的1.2倍。发现纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠是固定化脂肪酶的有效载体。固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的比活性分别比游离脂肪酶高1.2倍和1.4倍。在变性热条件下，固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的半衰期分别比游离脂肪酶高47倍和56倍。因此，由于它们的生物相容性，生物降解性和可控制性，纤维素/生物聚合物/铁 纤维素/角叉菜胶微珠对溶菌酶的吸附能力是纤维素微珠的1.2倍。发现纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠是固定化脂肪酶的有效载体。固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的比活性分别比游离脂肪酶高1.2倍和1.4倍。在变性热条件下，固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的半衰期分别比游离脂肪酶高47倍和56倍。因此，由于它们的生物相容性，生物降解性和可控制性，纤维素/生物聚合物/铁 发现纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠是固定化脂肪酶的有效载体。固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的比活性分别比游离脂肪酶高1.2倍和1.4倍。在变性热条件下，固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的半衰期分别比游离脂肪酶高47倍和56倍。因此，由于它们的生物相容性，生物降解性和可控制性，纤维素/生物聚合物/铁 发现纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠是固定化脂肪酶的有效载体。固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的比活性分别比游离脂肪酶高1.2倍和1.4倍。在变性热条件下，固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的半衰期分别比游离脂肪酶高47倍和56倍。因此，由于它们的生物相容性，生物降解性和可控制性，纤维素/生物聚合物/铁 固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的比活性分别比游离脂肪酶高1.2倍和1.4倍。在变性热条件下，固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的半衰期分别比游离脂肪酶的半衰期高47倍和56倍。因此，由于它们的生物相容性，生物降解性和可控制性，纤维素/生物聚合物/铁 固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的比活性分别比游离脂肪酶高1.2倍和1.4倍。在变性热条件下，固定在纤维素/碱木质素和纤维素/淀粉磁性微珠上的脂肪酶的半衰期分别比游离脂肪酶高47倍和56倍。因此，由于它们的生物相容性，生物降解性和可控制性，纤维素/生物聚合物/铁₃ O ₄水凝胶微珠在生物催化，生物医学和环境领域可能具有许多潜在应用。