第四章 結果與討論
4.6 分解 DMSO 之酵素特性
為了解單氧氧化酵素對於分解 DMSO 的負荷量，收集氣舉式反應器中降解 DMSO 之上澄液，並 分別添加 DMSO(50、100、300、500 mg/L)，於固定時間間隔分別採取樣品量測 DMSO 濃度的變化，
以得到酵素分解 DMSO 的負荷能力，實驗結果如圖 11 所示。
由實驗結果指出，將酵素用於分解不同濃度之 DMSO，在分解低濃度 DMSO (50-100 mg/L)時，在 85 小時內能夠完全分解 DMSO，去除率達到 100%，但當提高 DMSO 濃度到 300 mg/L 以上，則發現 DMSO 的濃度沒有明顯地變化。由此可知，當 DMSO 濃度超過 300 mg/L 時，其濃度將超過酵素所能 分解的負荷量。
0 20 40 60 80 100
0 100 200 300 400 500
DMSO (mg/L)
Time (hr)
圖 11、酵素分解不同 DMSO 濃度之負荷能力
Operation condition：Temp:25℃；The rotational speed:150 rpm
Initial DMSO concentration：(■)50 mg/L；(●)100 mg/L；(
▲
)300 mg/L；(▼
)500 mg/L。4.6.2 不同溫度對酵素活性之影響
為比較酵素在不同的環境溫度下對 DMSO 的反應活性，收集反應器降解 DMSO 之上澄液，並以 0.45 μm 濾膜過濾。於上澄液中添加 100 mg/L DMSO，且分別放置於 25、30、40、50、80、100 ℃環 境中，以 150 rpm 往覆震盪培養箱中培養，接著於固定時間間隔分別採取樣品量測 DMSO 濃度的變化，
以得到不同溫度對酵素分解 DMSO 的活性，實驗結果如圖 12 所示。
由實驗結果發現，經過 36 小時的分解，酵素溫度於 25~100℃之間，對 DMSO 的分解效率分別為 100%、100%、62%、7%、5%、3%。當溫度於 25-30℃時，反應時間只需要 6 個小時即可將 100 mg/L DMSO 完全分解。由此可知，當溫度逐漸上升時，酵素活性也隨之降低，在 25-30℃時酵素的活性最佳，
而超過 50℃就會導致酵素失活。
0 10 20 30 40
0 20 40 60 80 100
DMSO (mg/L)
Time (hr)
圖 12、不同溫度環境下對酵素分解 DMSO 的活性 Operation condition：Temp:25℃；The rotational speed:150 rpm
Initial DMSO concentration：100 mg/L
酵素初始加熱溫度:(■)25℃；(●)30℃；(
▲
)40℃；(▼
)50℃；(◄
)80℃；(◆)100℃4.6.3 儲存於不同溫度對酵素活性之探討
為比較酵素儲存在不同的環境溫度下對 DMSO 的反應活性，收集反應器降解 DMSO 之上澄液，
並以 0.45 μm 濾膜過濾。將上澄液分別儲存於 4℃及 25℃環境中，並於儲存 7、21 天後將上澄液取出。
於上澄液中添加 100 mg/L DMSO，以 150rpm 往覆震盪培養箱中培養，接著於固定時間間隔分別採取 樣品量測 DMSO 濃度的變化，以得到將酵素儲存於不同溫度下，對酵素分解 DMSO 的活性，並計算 出其酵素分解 DMSO 之分解速率，實驗結果如圖 13 與表 8 所示。
表 8、酵素儲存於不同溫度下對酵素活性之影響 儲存溫度 保存時間(天) Slope 25℃(新鮮酵素) 0 -15.032
4℃ 7 -1.7367
21 -0.2624
25℃ 7 -0.1528
21 0.0988
由實驗結果指出，將剛從反應器中取出的新鮮酵素用來分解 100 mg/L DMSO，酵素可以於 6 小時 的反應時間內將 DMSO 完全分解。將此酵素分別儲存於 4℃及 25℃的環境中，7 天後將酵素分別用來 分解 DMSO，在儲存於 4℃的酵素仍然保有部分分解 DMSO 之活性，但與新鮮酵素相較下，其分解速 率較緩慢；但若是儲存於 25℃的酵素，則會失去酵素之活性。進一步將酵素繼續儲存於 4℃中，當保 存時間超過 21 天後，也會發現酵素失去分解之活性。
0 5 10 15 20 25
0 50 100 150
DMSO (mg/L)
Time (hr)
圖 13、儲存於不同溫度環境下對酵素分解 DMSO 的活性
Operation condition：Temp:25℃；The rotational speed:150 rpm；Initial DMSO concentration：100 mg/L (■)新鮮酵素；(●)儲存於 25℃-7 Day；(
▲
)儲存於 4℃-7 Day；(
▼
)儲存於 25℃-21 Day；(◄
)儲存於 4℃-21 Day4.6.4 連續批次操作酵素之穩定性探討
為了解酵素活性於反應器中連續操作之穩定性，收集反應器降解 DMSO 之上澄液，以 0.45 μm 濾 膜過濾。將上澄液 3000 mL 置入氣舉式反應器中，並添加 50 mg/L DMSO，進行酵素分解 DMSO，待 DMSO 降解完畢後，重複批次饋料，並定時取樣分析 DMSO 濃度的變化，以得到酵素活性於反應器中 連續操作之穩定性，實驗結果如圖 23 所示。由實驗結果發現，將酵素置入氣舉式反應器中進行分解 50 mg/L DMSO，在重複批次饋料之條件下，酵素仍然保持分解之活性，每一批次的分解時間可於 6 小 時內將 50 mg/L 的 DMSO 完全分解。然而將酵素靜置於反應器中，經過一段時間後，則會發現酵素的 反應活性降低。
0 50 100 150 200 250
0 20 40 60
DMSO (mg/L)
Time (hr)
圖 23、酵素於氣舉式反應器中連續操作分解 DMSO Operation condition：Temp:25℃；Air rate：3 L/min
Initial DMSO concentration：50 mg/L