固定化大肠杆菌AS1.76青霉素酰化酶的研究

用固定化青霉素酰化酶连续生产6-氨基青霉烷酸(简称6-APA)已有许多报道。近年来关于固定化微生物细胞的研究不断发展。Sato等曾用固定化的产青霉素酰化酶的细胞连续生产6-APA。我们用双功能试剂戊二醛固定化大肠杆菌AS 1.76的青霉素酰化酶,用来水解青霉素G生产6-APA。现将结果报告如下。     

固定化酶-离子交换组合系统进行青霉素G水解生产6-APA的模型化研究

采用固定化青霉素酰化酶(Penicillin acylase)在反应器中进行青霉素G水解生产6－APA,同时与离子交换柱相组合以连续地去除反应混合液中的苯乙酸。建立了离子变换柱的分格模型(Comparunent model)．在确定了青霉素G和苯乙酸沿柱高的浓度分布的基础上,与描述固定化酶反应器的状态方程相结合,得到了固定化酶－离子交换组合系统的数学模型。在将计算机模拟值与实验值进行验证后,探讨了组合系统中树脂量、循环流速和组合起始时间对青霉素G酶解过程的影响。     

活性炭吸附固定化粪产碱杆菌青霉素G酰化酶

目的：以活性炭为载体固定化粪产碱杆菌来源的青霉素G酰化酶,考察固定化酶的性质。方法：对影响酶固定化的因素优化筛选,确定有显著影响的因素：pH、离子强度、酶量、固定化时间进行L934的正交实验,获得最佳固定化条件,并对固定化酶的最适反应温度、pH及批次稳定性进行研究。结果：最佳固定化条件为：载体0.3g,酶量5mL,总反应体系为12mL,离子强度1mol/L,温度4℃,pH 7.0,固定化40h;最高固定化酶活性为135.9U/g湿载体。固定化酶性最适反应温度为55℃,最适pH为10,重复使用12次后没有活性损失。结论：活性炭吸附固定化青霉素G酰化酶的活性高,批次反应稳定,具有工业应用潜力。     

色谱反应分离器中青霉素G的水解特性

6-氨基青霉烷酸(6-APA)是半合成青霉素的关键中间体,通常采用固定床反应器在青霉素酰化酶作用下水解青霉素来制备^[1]。由于该反应是典型的产物抑制可逆反应,工业生产中需不断加碱中和苯乙酸,以维持反应在最适pH条件下进行。为进一步提高青霉素的水解速率,除了维持最适反应条件外．消除产物抑制具有重要作用。近年来一些研究者提出采用伴有分离作用的反应分离组合系统水解青霉素 制取6-APA。Ishimura等^[2]采用电渗析膜耦合式生物反应器连续移除苯乙酸．将反应速率提高了近1倍;陈坚等^[3]研究了固定化酶-离子交换组合系统移除苯乙酸过程。本文报道青霉素在生化反应与液相谱分离过程相耦合而形成的色谱反应分离器中的水解特性。     

颗粒状固定化青霉素酰化酶的研究

将巨大芽孢杆菌 (Bacillusmegaterium)胞外青霉素酰化酶通过共价键结合到聚合物载体EupergitC颗粒环氧基团上 ,制成的颗粒状固定化青霉素酰化酶表现活力达 1 40 0 μ/g左右。固定化酶水解青霉素的最适 pH8 0 ,最适温度为 55℃。在pH6 0～ 8 5、温度低于 40℃时固定化酶活力稳定。在 pH8 0、温度 37℃时 ,固定化酶对青霉素的表现米氏常数Ka为 2×1 0 - 2 mol/L ;苯乙酸为竞争性抑制剂 ,抑制常数Kip为 2 8× 1 0 - 2 mol/L ;6 APA为非竞争性抑制剂 ,抑制常数Kia为 0 1 2 5mol/L。固定化酶水解青霉素 ,投料浓度为 8% ,在使用 2 0 0批后 ,保留活力 80 %左右 ,6 APA收率平均达 89 48%。     

巨大芽孢杆菌青霉素G酰化酶在新型环氧载体ZH-HA上的固定化

巨大芽孢杆菌青霉素G酰化酶共价结合在新型环氧-氨基型载体ZH-HA 上,通过对酶浓度、固定化时间、pH以及缓冲液浓度等条件的考察,确定了最优固定化条件:50 mg比活力6000 U/g的巨大芽孢杆菌青霉素G酰化酶蛋白和1g ZH-HA悬浮于pH 9.01 mol/L磷酸缓冲液,室温搅拌6 h,制得固定化巨大芽孢杆菌青霉素G酰化酶,活力2126 U/g湿载体,活力回收率7.67%.比较研究了固定化酶与原酶性质,原酶最适温度45℃,最适pH为8.0.固定化酶则分别是50℃和9.0,分别比溶液酶偏移5℃、1.0个pH单位.经过40批连续水解青霉素G钾盐,固定化巨大芽孢杆菌青霉素酰化酶仍保持80%的活力,显示出良好的工作稳定性.     

用固定化细胞裂解苄基青霉素制备6-氨基青霉烷酸

高产青霉素酰化酶的大肠杆菌细胞用明胶包埋,并由戊二醛将其固定。这种固定化细胞用来连续水解苄基青霉素,在37℃使用103天没有发现损失酶活性。它们已被用于6-氨基青霉烷酸的工业生产,效果令人满意。在七个半月内使用285次,水解速率没有明显下降。研究了固定化大肠杆菌细胞的酶性质,并与相应的天然细胞作了比较。发现固定化细胞的青霉素酰化酶比天然细胞的更稳定。     

用固定化细胞裂解苄基青霉素制备6-氨基青霉烷酸

高产青霉素酰化酶的大肠杆菌细胞用明胶包(?),并由戊二醛将其固定。这种固定化细胞用来连续水解苄基青霉素,在37℃使用103天没有发现损失酶活性。它们已被用于6-氨基青霉烷酸的工业生产,效果令人满意。在七个半月内使用285次,水解速率没有明显下降。研究了固定化大肠杆菌细胞的酶性质,并与相应的天然细胞作了比较。发现固定化细胞的青霉素酰化酶比天然细胞的更稳定。     

固定化细胞膜反应器生产6－APA的研究

将青霉素酰化酶基因工程菌大肠杆菌A56(pPA22)通过交联截留固定化在由中空纤维膜或平板膜构成的膜反应器内,提高了单位体积反应器的酶活,实现了高浓度青霉素的裂解。采用反冲模式操作的中空纤维膜反应器裂解7．8％医用青霉素钠盐50批,产品6－APA的平均重量收率达到90．1％,纯度达98．6％,50批反应操作后,膜反应器内剩余酶活力仍在80％以上。     

青霉素酰化酶固定化前后动力学行为的比较

在优化的固定化条件下,通过戊二醛交联直接将青霉素酰化酶固定化。在优化的环境条件下测定游离酶和两种固定化酶的动力学常数。结果表明,尽管固定化酶的米氏常数增大,但产物抑制作用减弱,裂解青霉素的实验结果表明,固定化酶更适合在工业上应用。     

固定化青霉素酰化酶的研究

将巨大芽孢杆菌胞外青霉素酰化酶通过共价键连接到醋酸纤维素载体上,制成的固定化青霉素酰化酶的表观活力达2000 u／g左右(PDAB法)。水解lO％(w／v)的青霉素G钾盐落液,使用30批,保留活力70％以上。6-氨基青毒烷酸(6-APA)总收率平均达88．37％。固定化青霉素酰化酶水解青霉素G的最适pH为9．95,最适温度为55℃,表观米氏常数为1.093×10-2mol／L,在pH 5．8-10．7,温度45℃以下酶的活力稳定。     

固定化青霉素酰化酶在光-pH敏感可回用两水相中裂解青霉素G为6-APA

两水相体系在发展中存在的关键问题是相体系回收困难.由于生产成本及降低污染的原因, 用过的相体系需要回收和重复使用.用环境敏感型溶解可逆聚合物形成可回用两水相体系是当前是为可行的回收方法。本文在光敏感可回用高聚物PNBC与pH敏感型可回用高聚物PADB形成的两水相体系中进行固定化青霉素酰化酶的相转移催化青霉素G产生6-APA的反应。在这个两水相体系中,通过优化,在1% NaCl 存在下,６－ＡＰＡ的分配系数可达5.78。催化动力学显示,达平衡的时间近7h,反应最高得率约85.3%（pH 7.8, 20℃）。较相近条件下的单水相反应得率提高近20%。在反应过程中,通过底物及产物的分配系数检测,发现底物分配系数变化不大,而产物6-APA及苯乙酸的分配系数发生很大变化,从而引起产物的得率变化。在两水相中,底物及产物主要分配在上相,固定化酶分配在下相,底物青霉素G进入下相经酶催化产生的6-APA及苯乙酸又转入上相,从而解除了青霉素酰化酶催化反应的底物及产物抑制作用,达到提高产物得率的效果。此外,采用固定化酶较固定化细胞效率高,占用下相体积小,较游离酶稳定性高,且完全单侧分配在下相。因此,在两水相中进行固定化酶的催化反应具有明显的优越性。形成两水相的高聚物PNBC通过488 nm 的激光照射或经滤光的450nm 光源照射得到回收;pH敏感型成相聚合物PADB可通等电点 4.1沉淀可实现循环利用,高聚物的回收率在95%-98%之间,按此回收率计算,聚合物可使用60次以上。     

明胶-戊二醛固定化细胞的改进

采用明胶-戊二醛在有机溶液中成球的方法制备固定化细胞,方法简便,固定化细胞酶活力为6.25—6.75单位/g(湿重)。用该固定化细胞裂解3.0—8.0%的青霉素溶液,裂解率达95.3%以上。裂解液经过浓缩后提取6-APA,产率为86.3%,不经浓缩直接提取6-APA,产品收率为72.4%,产品质量合格。     

聚丙烯腈纤维固定化青霉素酰化酶合成头孢氨苄的研究

将巨大芽孢杆菌胞外青霉素酰化酶通过共价键结合到聚丙烯腈纤维的衍生物上。制成的丝状固定化青霉素酰化酶表现活力达 1 5 3U g(湿重 )。固定化酶合成头孢氨苄的最适pH为 6 5 ,最适温度为 40℃。 7 ADCA的投料浓度以 4%为好 ,7 ADCA与PGME的投料量比率为1∶2 ,最佳用酶量为 1 70U g 7 ADCA。在pH6 5、温度 3 0℃时 ,固定化酶对 7 ADCA的表观米氏常数K7 ADCA为 0 1 6 2mol L ,对PGME的表观米氏常数KPGME为 0 3 6 4mol L ,最大反应速度Vmax为0 0 4 6 2mol·L- 1·min- 1,用固定化酶合成头孢氨苄 ,使用 5 0次保留酶活力 83 9%     

不稳定的有机物在固定化生物催化剂内扩散系数的测定

为了研究固定化生物崔化剂的反应工程问题,需要反应物和产物在崮定化生物催化剂内扩散系数的数据。生物催化剂所催化的反应常涉及不稳定物质。测定不稳定物质在生物催化剂内扩散系数的方法迄今未见报道。本文推导出一维稳态扩散降解方程,并据此实验测定了不稳定物质——青霉素G以及6－APA和PAA在圈定化细胞内的扩散系数。     

固定化尖镰孢菌细胞的某些酶学特性

尖镰孢菌(Fusariun oxysporum)33—11是一株青霉素V酰化酶的高产菌株。用二醋酸纤维素固定的该菌细胞裂解青霉素V最适的Ph范围为7．4至7.6;最适的反应温度为45℃至48℃;其酶活性受8-羟基喹啉和EDTA的可逆抑制,Mg²⁺、Zn^2-和Mn^2-离子则有激活作用。采用问歇式搅拌裂解青霉素V,测得0．6rnm颗粒度固定化细胞的表观km值为11．7mmol／L。裂解青霉素V的反应活化能为33kJ／mol;底物抑制常数Ks为1950mmol/L;苯氧乙酸和6-APA的抑制常数分别为220mmol／L和270mm0I／L,在裂解反应中．前者是竞争性抑制剂,后者是非竞争性抑制剂。     

青霉素酰化酶在新型复合载体上的固定化研究

通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷的媒介,将聚乙烯亚胺(PEI)化学偶联在硅胶微粒表面,制备了新型复合载体PEI/silica gel,然后通过双官能团试剂戊二醛的作用,将青霉素酰化酶固定在复合载体上;考察了戊二醛用量、pH值、固定化温度、固定化时间及给酶量等条件对固定化青霉素酰化酶表观活力、活性回收率等性能的影响;并通过测定复合载体在固定化前的ζ电位,探索了复合载体PEI/silica gel固定化酶的作用机理。研究结果表明,由于PEI分子链中含有大量胺基,共价键联与物理吸附相结合,使青霉素酰化酶被快速稳定地固定化,并具有高的催化活性与活力回收率。复合载体PEI/silica gel(0.5 g)固定青霉素酰化酶的适宜固定化条件为:固定化温度为30℃;固定化时间为14~15 h;戊二醛用量为1.2 mmol/g;pH=7.92;给酶量为0.1 mL/g。     

几种纤维素及无机吸附载体对青霉素酰化酶的吸附作用及其固定化

本文就几种纤维素和无机吸附载体对青霉素酰化酶的吸附作用及其固定化进行了研究,结果表明:DEAE-纤维素、EYI-纤维素、微晶纤维素、CM-纤维素、羟基磷灰石、中性氧化铝、硅藻土及粉末状膨润土对青霉素酰化酶都有很强的吸附能力,其固定化青霉素酰化酶的比活分别在1.47～19.43u/g之间,活力回收率为16.3％至84％,几种固定化酶的最适pH均较游离酶低,且其操作稳定性较好。     

以聚丙烯腈纤维为载体制备固定化青霉素G酰化酶的研究

以酸部分水解聚丙烯腈纤维为载体 ,以戊二醛为交联剂 ,共价键结合制备了固定化胞外青霉素G酰化酶。当水解后的载体中 NH2 基含量为 690 μmol g和含水量为 64%时 ,对酶蛋白的固定量达 1 0 0mg g以上 ,固定化酶的活力达 2 30 0IU g ,酶活力总产率为 30 % ,固定化效率为 56%。酶活力的总产率和固定化率随加酶量的增加而降低。该酶可以将浓度为 2 5%～1 2 5%的青霉素G钾盐水解 98%以上。批投青霉素G钾盐为 1 0g,酶负荷为 1 50IU g(PGK) ,经2 0批水解反应后 ,剩余酶活力为 80 %。用二硫基苏醣醇处理固定化酶 ,对水解青霉素G钾盐的操作稳定性有促进作用。固定化酶的室温保存半衰期为 1 30d。用戊二醛和硼氢化钠溶液处理固定化酶后 ,酶活力的室温保存稳定性有所降低。     

荧光假单胞菌脂肪酶固定化及催化制备生物柴油的工艺研究

研究了不同因素对制备固定化荧光假单胞菌脂肪酶的影响及固定化酶的酶学性质,并初步探讨了利用该固定化酶制备生物柴油的工艺。以海藻酸钠明胶为复合载体,采用包埋法制备固定化荧光假单胞菌脂肪酶,考察了载酶量、颗粒直径等因子对固定化效果的影响,并用制备的固定化酶进行了酶促酯交换合成生物柴油的工艺研究,考察了反应条件如酶量、反应温度、甲醇流加方式、醇油比等因素对甲酯得率的影响。试验结果表明,制备固定化荧光假单胞菌脂肪酶的最优条件为:每克载体给酶量为300 IU,选用6号注射器针头(内径为0.5 mm);通过酯交换,催化大豆油合成生物柴油的最佳反应工艺参数为:固定化酶25%,醇油比4:1,含水量6%,反应温度40℃;此条件下反应35 h后,甲酯的最高得率可达82%。