利用固定化重组大肠杆菌细胞生产D-塔格糖

利用经海藻酸钙包埋的重组大肠杆菌细胞催化D-半乳糖生产D-塔格糖,考察了细胞包埋量、反应条件对固定化细胞催化效率以及对D-塔格糖生产稳定性的影响。确定的最优转化条件为:温度65℃,pH 6.5,添加终浓度为1 mmol/L Mn²⁺,底物(D-半乳糖)浓度100 g/L,重组大肠杆菌细胞用量40 g/L。固定化小球在0.3%戊二醛溶液中交联30 min可以显著提高其在高温下的机械强度。考察了异构化反应体系中硼酸与底物间的摩尔比对产率的影响。研究结果表明,添加适量的硼酸可以改变原有的化学反应平衡,实现D-塔格糖的高产。利用D-半乳糖为底物在最优的反应条件下催化24 h,固定化细胞对D-半乳糖的转化率最高,可达65.8%,连续转化8批次的平均转化率为60.6%,为工业化生产D-塔格糖奠定了基础。     

疏水离子液体中生物不对称还原制备手性醇

针对近平滑假丝酵母全细胞不对称还原2-羟基苯乙酮制备光学纯(R)-苯基乙二醇反应中底物的质量浓度、产量及质量平衡低的问题,运用多相萃取生物转化的原理,比较不同非水介质对不对称还原反应效率的影响,构建具有良好生物相容性和高质量平衡的水/疏水离子液体1-丁基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐([BEIM]PF6)双相反应体系。考察该体系下辅助底物种类、辅助底物用量、底物质量浓度、催化剂用量、离子液体比例、p H和反应温度对生物催化反应的影响,通过正交试验设计和响应面法优化不对称还原2-羟基苯乙酮的反应条件,在最优反应条件下,产物质量浓度、产率和质量平衡得率分别达到15.35 g/L、76.8%和84.3%,产物的对映消旋值(e.e.值)大于99.9%。     

ATP合成菌株的构建及用于联合生产S-腺苷甲硫氨酸

为降低S-腺苷甲硫氨酸的生产成本,构建了同时表达腺苷激酶、腺苷酸激酶和乙酸激酶3种酶的重组大肠杆菌菌株用于ATP的合成,并对ATP的转化条件进行了优化,优化后的反应体系为:腺苷30 mmol/L,乙酰磷酸二锂盐135 mmol/L,硫酸镁5 mmol/L,硼砂50 mmol/L,菌体2 g/L(湿重),反应液初始pH7.5,反应温度为35℃,反应时间为3 h,反应转化率可以达到99%以上。按照上述反应体系进行5 L放大,反应结束后再投入65 mmol/L D,L-甲硫氨酸和50 g/L(湿重)表达腺苷甲硫氨酸合成酶的重组大肠杆菌菌体,并补加15 mmol/L硫酸镁,转化18 h S-腺苷甲硫酸浓度能达到8.7 g/L,转化率达到72.5%。     

羰基还原酶产生菌Candida ontarioensis制备(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇

从实验室保藏的菌株中筛选获得Candida sp.PT2A,并通过18S rRNA鉴定为安大略假单胞菌Candida on-tarioensis。对C.ontarioensis不对称还原合成(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇的发酵产酶条件和转化条件进行优化,确定了最适的发酵产酶条件和转化条件:温度30℃,初始pH 6.5,摇床转速180 r/min,菌体质量浓度200 g/L。采用2-氯-1-(3-氯苯基)乙酮质量浓度为10 g/L时,还原反应72 h,(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇的e.e.值为99.9%,产率为99%;底物质量浓度提高至30 g/L时,产率下降为84.3%。采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对C.ontarioensis细胞进行通透性处理(CTAB g/L,4℃下处理20 min),在30 g/L底物下反应24 h,产物的e.e.和产率分别达到99.9%和97.5%。     

毕赤酵母生物转化制备四氢姜黄素的转化条件优化

利用库德里阿兹威毕赤酵母ZJPH0802菌株生物转化姜黄素可制备得到四氢姜黄素,从而有效改善姜黄素水溶性差、生物利用度低等缺点。采用正交试验及单因素实验考察培养基组成和静息细胞转化条件对四氢姜黄素产率的影响,得到最佳培养基组成(g/L):葡萄糖25,酵母膏2.5,NH_4Cl 6.5,MgSO_4·7H_2O 0.5,KH_2PO_41.0,K_2HPO_4 1.0;最佳转化工艺条件:pH 6.5,静息细胞质量浓度80 g/L,转化过程中加入无水乙醇作为底物溶媒,底物姜黄素质量浓度50 mg/L,生物转化24 h。在此条件下,四氢姜黄素产率由优化前的64.05%提高到77.43%,比优化前提高了21%。     

双酶偶联转化富马酸制备β-丙氨酸的工艺的建立与优化

酶转化法是生产β-丙氨酸的重要途径,但单一酶法转化存在底物价格较高的问题。通过构建双酶催化体系制备β-丙氨酸,即将来源于大肠杆菌的天冬氨酸酶(AspA)和来源于谷氨酸棒杆菌的L-天冬氨酸α-脱羧酶(PanD)偶联,以富马酸和氨为底物进行酶促反应合成β-丙氨酸。催化反应中AspA与PanD的最适加酶比例为1∶80,其中AspA的浓度为10μg/mL,转化温度为37℃,pH为7.0;浓度为100 mmol/L的富马酸可在8 h内被完全转化,转化率为100%,摩尔产率为90.9%,β-丙氨酸的产量为90 mmol/L,约为7 g/L;浓度为200 mmol/L的富马酸在反应8 h后,体系中β-丙氨酸的产量为126 mmol/L,约合9.8 g/L,继续延长反应时间,转化率并没有明显提高。根据该研究提出的双酶偶联转化工艺可将价格低廉的富马酸一步转化为具有高附加值的β-丙氨酸。     

化学-酶法制备L-高苯丙氨酸

以苯丙酸乙酯为原料,通过正交设计优化2-氧4-苯基丁酸盐的制备条件：苯丙酸乙酯与草酸二乙酯摩尔比为1：3,缩合反应时间为2．5h,H2SO4质量分数为20％,水解反应时间为15h,优化条件下2-氧-4-苯基丁酸盐的产率为68．24％。随后,利用E．coli A5所产的天冬氨酸转氨酶为生物催化剂制备L-高笨丙氨酸。酶转化反应的最适条件为：游离细胞体系pH、温度、底物质量浓度和细胞质量浓度分别为8．5、37℃、20g/L和30g／L;而固定化细胞体系则分别为7．0—9．0、40℃、10g／L和30g/L。采用廉价的L-谷氨酸（L—Glu）作为氨基供体,添加表面活性剂有利于提高L-HPA产率。通过研究固定化细胞转化反应进程,结果发现8h内90％的底物可转化为L—HPA。     

漆酶催化苯甲醇氧化制备苯甲醛

以自制的高活性漆酶为催化剂,考察漆酶催化苯甲醇制备苯甲醛的工艺条件(底物浓度、介质体系、溶剂体系、氢受体、酶的用量、通氧方式等)对氧化反应的影响。结果发现:优化反应条件为以2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基(TEMPO)为介质体系且TEMPO与苯甲醇的摩尔比为1∶4、60 mmol/L的丙酮为氢受体、漆酶比酶活80 U/mL、60mmol/L的苯甲醇,反应体系通O20.5 h后密闭反应36 h,苯甲醛的产率达98%。     

L-氨基酸脱氨酶的分子改造及其用于全细胞催化法生产α-酮戊二酸条件的优化

酮戊二酸(α-ketoglutaric acid,α-KG)是谷氨酸脱氨基的酮酸产物,作为一种重要的有机酸广泛用于食品、医药、精细化工等领域。为提高L-氨基酸脱氨酶全细胞催化法合成α-KG的效率及产量,首先通过优化全细胞催化剂制备条件及全细胞转化反应条件,包括发酵过程中的温度、诱导剂浓度、诱导剂添加时刻、诱导时间等;全细胞转化过程中的温度、pH、细胞量、转化时间。各个条件优化后以200g/L谷氨酸钠为底物时,产量最终提高了54. 9%,摩尔转化率为39. 6%。其次,通过定点饱和突变对L-氨基酸脱氨酶进行定向进化以提高其催化能力。经过多次突变、筛选,最优突变体E. coli BL21-pET-20b(+)-pm1152催化200g/L谷氨酸钠生成α-KG最高产量为100. 9g/L,摩尔转化率为64. 7%,较最初对照菌株提高了66. 3%。结果表明,条件优化和饱和突变可有效提高重组大肠杆菌全细胞转化合成α-KG的能力。     

S-腺苷甲硫氨酸合成酶反应条件的优化

优化了重组毕赤酵母表达的S-腺苷甲硫氨酸合成酶催化L-甲硫氨酸(Met)和ATP合成 S-腺苷甲硫氨酸的条件,确定了该酶的最适酶活力检测条件为20mmol/L的L -Met,26mmol/ L的ATP,52mmol/L的MgCl2,300mmol/L的KCl,8mmol/L的还原型谷胱甘肽,100mmol/ L的Tris,反应液pH 8.5,35°C反应 1h,比活力达到23.84U/mg.该酶还可以催化以DL-Met代替L-Met为底物的S-腺苷甲硫氨酸合成反应,以降低生产成本.