有机相脂肪酶催化合成乙酸肉桂酯

对有机相中酶法催化合成乙酸肉桂酯的转酯化反应进行研究。结果发现:Candida anatarctic脂肪酶(Novozyme435)、根霉脂肪酶(Rhizopus niveus lipase)和荧光假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas fluore lipase)均有较好的催化活性。同时考察各反应参数(温度、反应溶剂、体系水活度、酰化剂类型、肉桂醇与酰化剂摩尔比、肉桂醇浓度等)对脂肪酶Novozyme435合成乙酸肉桂酯反应的影响,确定了反应体系最优工艺条件:在10 mL甲基叔丁基醚中,肉桂醇200 mmol/L,n(肉桂醇)∶n(乙酸乙烯酯)=1∶1.5,初始水活度αw=0.84,温度35℃,酶加量0.02 g,反应3 h后肉桂醇转化率可达到99%,产物经质谱(MS)鉴定。固定化酶经过10个批次反应,反应转化率都保持在90%以上。     

环氧树脂固定化的Bacillus sp.DL-2胞外蛋白酶在拆分(±)-乙酸苏合香酯中的应用

环氧基是一个非常活跃的基团,它能与酶、蛋白质和核酸等生物分子发生反应形成共价键,有利于生物分子的固定化。经共价结合法固定化的酶其稳定性及重复使用性可得到显著提高。用环氧树脂ES-103B为载体采用共价结合法对海洋细菌Bacillus sp. DL-2的胞外蛋白酶进行固定化,经过单因素实验优化条件得出最优固定化条件为:p H 8. 0的胞外蛋白酶溶液,25 g/L的ES-103B,45℃下反应8h。采用此最优条件下的固定化酶拆分(±)-乙酸苏合香酯制备出了e. e. p=97. 5%的(R)-1-苯乙醇(产率为45. 0%)和e. e. s=99. 2%的(S)-乙酸苏合香酯(产率为83. 9%)。该固定化酶拆分(±)-乙酸苏合香酯在重复使用8次后制备出的(R)-1-苯乙醇的e. e. p仍大于90%,且固定化胞外蛋白酶在4℃下具有较好的储存稳定性。     

3个植物源苯甲醇酰基转移酶合成乙酸肉桂酯的研究

[背景]乙酸肉桂酯是一种重要的香料化合物,在化妆品和食品工业上具有广泛的应用,传统的生产方法主要依靠植物提取和化学合成。[目的]通过筛选不同植物源的酰基转移酶,利用大肠杆菌从头合成乙酸肉桂酯。[方法]首先,通过在苯丙氨酸高产菌BPHE中表达异源基因苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine Ammonia-Lyase from Arabidopsis thaliana,AtPAL)、对羟基肉桂酰辅酶A连接酶(Hydroxycinnamate:CoA Ligase from Petroselinum crispum,Pc4CL)和肉桂酰辅酶 A 还原酶(Cinnamyl-CoA Reductase from Arabidopsis thaliana,AtCCR),并结合大肠杆菌自身的内源性醇脱氢酶(Alcohol Dehydrogenases,ADHs)或醛酮还原酶(Aldo-Keto Reductases,AKRs)的催化作用构建了从苯丙氨酸到肉桂醇的生物合成途径。然后,苯甲醇苯甲酰转移酶(Benzyl Alcohol O-Benzoyltransferase from Nicotiana tabacum,ANN09798;Benzyl Alcohol O-Benzoyltransferase from Clarkia breweri,ANN09796)或苯甲醇乙酰转移酶(Benzyl Alcohol Acetyltransferase from Clarkia breweri,BEAT)被引入到上述重组大肠杆菌中发酵培养生产乙酸肉桂酯。最后,在大肠杆菌中过表达乙酰辅酶A合成酶(Acetyl Coenzyme A Synthetase,ACS)来提高底物乙酰辅酶A的量。[结果]探讨了 3个植物源苯甲醇酰基转移酶生物合成乙酸肉桂酯的能力,并应用于合成乙酸肉桂酯的细胞工厂,最终使乙酸肉桂酯最高产量达到166.9±6.6mg/L。[结论]植物源苯甲醇酰基转移酶具有一定的底物宽泛性,能以肉桂醇为底物催化合成乙酸肉桂酯。首次利用植物源的苯甲醇酰基转移酶合成乙酸肉桂酯,为微生物细胞工厂以葡萄糖作为碳源生产乙酸肉桂酯提供参考。     

魔芋葡甘露聚糖固定化环糊精葡基转移酶的研究

本文报道将魔芋葡甘露聚糖(简称KGM),经不溶性处理和一定的化学修饰活化作固定化载体,用共价键合法固定化环糊精葡基转移酶(简称CGTase)。其中,用表氯醇-已二胺-戊二醛修饰活化的KGM载体固定化CGTase效果最好,偶联蛋白质多在20mg/g载体以上,酶活500～900u/g载体之间,最高可超过52mg/g和1300u/g载体。固定化CGTase在pH5和pH10呈两个酶活峰值,最适温度60℃。以淀粉为底物批式连续反应,转化率均在90％以上。     

β-呋喃果糖苷酶的固定化及其在低聚乳果糖合成中的应用

【目的】探索适宜的树脂作为载体固定β-呋喃果糖苷酶,并研究该固定化酶催化合成低聚乳果糖。【方法】选择9种大孔吸附树脂和碱性离子交换树脂固定β-呋喃果糖苷酶,筛选固定化效果较好的树脂作为载体。用聚乙烯亚胺(PEI)修饰得到PEI-树脂,采用吸附法将酶固定于PEI-树脂上,并对固定化条件进行优化。考察固定化酶的重复使用稳定性及其催化合成低聚乳果糖的能力。【结果】通过筛选发现大孔阴离子交换树脂D311固定化效果较好,经过PEI修饰后,D311固定化效果显著提高。用PEI修饰的载体PEI-D311固定果糖苷酶,最优固定化条件为:PEI浓度2%,加酶量103 U/g,吸附温度25°C,吸附p H 6.0-8.0,吸附时间8 h。最优条件下固定化酶活达57 U/g,酶活回收率达55.3%。用固定化酶催化水解1 mol/L蔗糖,重复利用15批载体酶活没有明显降低。用固定化酶催化合成低聚乳果糖,8 h内低聚乳果糖产量最高达到137 g/L。【结论】PEI-D311固定的果糖苷酶具有较好的重复使用稳定性及较高的低聚乳果糖合成能力,这为固定化酶法生产低聚乳果糖研究奠定了基础。     

静置的固定化荧光假单胞菌脂肪酶(PFL)生物反应器中催化合成乙酸香茅酯

为提高脂肪酶催化合成乙酸香茅酯的效率,优化催化条件,通过物理吸附,将脂肪酶Pseudomonas fluorescens lipase(PFL)固定在脱脂棉上,与柱形瓶或滴定管形成简易的生物反应器,并用于催化香茅醇与乙酸乙烯酯反应,合成乙酸香茅酯。结果发现,即使在静置条件下,在脱脂棉固定化PFL瓶型生物反应器中,在37℃催化反应24 h,香茅醇转化成乙酸香茅酯的转化率达96%以上。同样在静置条件下,在脱脂棉固定化PFL管式生物反应器中,在室温下催化反应4 h,香茅醇转化成乙酸香茅酯的转化率达68.5%。显然,制备的固定化酶反应器具有高效的催化作用。     

固定化脂肪酶合成维生素A棕榈酸酯

研究了有机溶剂中脂肪酶催化维生素A棕榈酸酯的合成工艺。采用维生素A醋酸酯和棕榈酸乙酯作为反应底物, 对催化合成维生素A棕榈酸酯反应介质进行了比较, 同时对影响合成维生素A棕榈酸酯反应的因素(温度、初始水含量、底物摩尔比、反应时间和酶量等)进行了探讨, 优化了反应条件: 在10 mL的石油醚中, 体系初始含水量0.2%(体积比V/V), 0.100 g 维生素A醋酸酯和0.433 g 棕榈酸乙酯在酶量为1.1 g的固定化酶催化下, 在30°C、190 r/min下反应12 h, 转化率可以达到83%, 固定化酶可连续使用5次以上。     

固定化脂肪酶合成维生素A棕榈酸酯

研究了有机溶剂中脂肪酶催化维生素A棕榈酸酯的合成工艺。采用维生素A醋酸酯和棕榈酸乙酯作为反应底物, 对催化合成维生素A棕榈酸酯反应介质进行了比较, 同时对影响合成维生素A棕榈酸酯反应的因素(温度、初始水含量、底物摩尔比、反应时间和酶量等)进行了探讨, 优化了反应条件: 在10 mL的石油醚中, 体系初始含水量0.2%(体积比V/V), 0.100 g 维生素A醋酸酯和0.433 g 棕榈酸乙酯在酶量为1.1 g的固定化酶催化下, 在30°C、190 r/min下反应12 h, 转化率可以达到83%, 固定化酶可连续使用5次以上。     

γ-Fe_2O_3-凹土超顺磁性纳米复合材料固载猪胰脂肪酶

以凹凸棒石黏土为原料,制备γ-Fe2O3-凹土超顺磁性纳米复合材料(γ-Fe2O3-ATP)作为猪胰脂肪酶(PPL)固定化的载体,利用透射电子显微镜(TEM)、N2吸附脱附等温图(BET)、振动试样磁强计(VSM)等对材料进行表征,同时对固定化条件和固定化酶的相关性质进行了研究。结果表明:制备的γ-Fe2O3-ATP是介孔材料,比表面积为102.63 m2/g,平均孔径为10.862 nm,饱和磁化强度为8.915 emu/g,其作为载体能实现固定化酶与反应介质简单、快速分离回收和重复利用。在固定化时间为4 h及pH 6.0时制备的固定化酶效果最佳;经过6 h高温保存后固定化酶可保留初始酶活的52%,而游离酶仅保留初始酶活的19%,同时固定化酶在重复使用5次后酶活仍保留初始酶活的60%。     

改性壳聚糖固定化脂肪酶的研究

以化学改性后的壳聚糖为载体固定假丝酵母99-125脂肪酶,研究了不同的活化剂对壳聚糖表面羟基基团的活化程度,及以活化后壳聚糖为载体采用不同固定化方法对假丝酵母脂肪酶固定效果的影响。结果表明1-乙基-3-(3-甲基氨基)丙基碳二亚胺可有效的活化壳聚糖表面羟基,活化后的壳聚糖表面氨基与戊二醛偶联后形成的壳聚糖为良好的脂肪酶固定化载体,其固定脂肪酶的水解活力可高达86.8U/g。此外,还对影响固定化进程中的各种因素进行了研究,确定最优条件,比较了固定化前后酶的热稳定性、有机溶剂稳定性及最适反应温度。并考察了该固定化脂肪酶催化合成棕榈酸十六酯的操作稳定性,结果表明,连续反应16批之后棕榈酸十六酯的转化率仍能达到85%以上。     

固定化脂肪酶催化制备L-薄荷醇

用大孔树脂NKA固定高选择性的脂肪酶,催化有机相中转酯化反应,从而拆分八异构体消旋薄荷醇来制备L-薄荷醇。研究pH、载体与酶比例对固定化酶制备的影响及固定化酶的反应稳定性;考察温度、转酯化过程醇酯比例、及底物醇异构组成变化对拆分效果的影响。结果表明:固定化酶的最适pH为8,载体与酶的比例为5∶1时,所得固定化酶的反应稳定性比游离酶的反应稳定性提高了约50%;转酯化反应的最优温度为40℃,醇酯比例为1.5∶1时最佳,改进八异构体消旋薄荷醇组分比例后,非对映体选择率dep达到了95.1%。     

生物酶/γ-Al2O3小球催化氧化柴油脱硫性能研究

通过吸附法将生物酶负载在γ-Al₂O₃小球载体上,并对生物酶/γ-Al₂O₃及载体进行扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)及圆二色谱(CD)表征。结果表明:生物酶被吸附在载体上。将制备的生物酶/γ-Al₂O₃催化真实柴油氧化脱硫,考察了反应温度、反应流速和酶溶液浓度对真实柴油脱硫效果的影响,并对脱硫效果进行定性及定量分析;进一步对脱硫工艺条件进行响应面设计优化,找出最优反应条件。实验结果显示:反应温度49℃、反应流速1.0 mL/min、酶溶液浓度15.5%(酶载量为28.13 g),得出的最优脱硫率为93.16%;最后考察了该固定化酶的重复使用性能,该催化剂使用7次活性无明显降低,表明该固定化酶催化氧化柴油脱硫效果显著,具有潜在的工艺应用价值。     

非水体系中脂肪酶催化合成乳酸乙基糖苷酯的工艺研究

在非水体系中 ,通过固定化脂肪酶催化合成一种新型α 羟基酸衍生物 乳酸糖苷酯。考察了常压下有机溶剂、酰基供体、不同种固定化酶、乙基糖苷的浓度、酶量和反应温度对反应的影响。研究表明在无溶剂体系中以乳酸丁酯作为酰基供体可有效地合成乳酸糖苷酯 ,固定化酶Novozym435和来源于Candida sp .菌株的细胞固定化酶 ,化学修饰的干酶粉均是合适的催化剂。最佳反应条件为 :酶浓度 75g L ,乙基葡萄糖苷的浓度为 0.4mol L ,温度为 70℃ ,转速 200r min ,反应 50h ,转化率可达 71%。在真空度为 0.09MPa的压力下 ,反应温度 65℃ ,酶浓度 75g L ,乙基葡萄糖苷 0.35mol L时 ,反应初速率可达到 607(mmol·L^-1·h^-1 ) ,40h后转化率可达到 90%。反应产物经过萃取法和硅胶柱层析方法分离 ,纯度达到 95 % (W/W)。     

化学修饰的和固定化的脂肪酶在有机溶剂中的催化作用研究

本文对聚乙二醇修饰脂肪酶、多孔玻璃载体吸附酶、多孔玻璃载体丙酮沉积酶、硅藻土吸附酶、氧化铝吸附酶和琼脂珠疏水载体吸附酶在有机相中酯合成和酯交换反应的催化作用进行了研究。实验表明,不同形式的酶需要不同的最适加水量。而且,在各自最适条件下,对各种形式酶进行了比较,得出硅藻土和琼脂珠疏水载体是很好的固定化载体,疏水性琼脂珠固定化酶在有机相中的活力比酶粉高46.5％。     

展示南极假丝酵母脂肪酶B的毕赤酵母全细胞催化合成短链芳香酯

展示酶的酵母细胞作为全细胞催化剂,既具有固定化酶的优点,又有制备简单、成本较低的特点。本研究将细胞表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B,CALB)的重组毕赤酵母用于非水相中催化合成短链芳香酯,通过滴定和气相色谱的方法测定底物酸的转化率,从底物的碳链长度、醇的结构、酵母冻干粉的添加量、底物浓度及底物的酸醇摩尔比等方面考察了展示CALB的毕赤酵母全细胞催化合成短链芳香酯的特性。研究结果表明:该全细胞催化剂可催化C10以下的酸和醇直接酯化合成多种短链芳香酯,酸的转化率达到90%以上;其中己酸和乙醇为酶的最适底物;酵母冻干粉的添加量20g/L(306.0U/g-drycell)、己酸浓度0.8mol/L、酸醇摩尔比1:1.1是合成己酸乙酯的最佳条件。在此条件下反应1.5h,己酸的转化率达到97.3%。在现有的关于脂肪酶非水相催化合成短链芳香酯的报道中,该全细胞催化剂显示出较好的底物耐受性以及较高的催化反应速率。因此,展示CALB的毕赤酵母全细胞催化剂在合成短链芳香酯方面具有较大的商业化应用潜能。     

复合诱变选育高产脂肪酶黑曲霉菌株及其固定化酶性质

通过硫酸二乙酯(DES)和微波复合诱变,获得遗传性状稳定的高产脂肪酶黑曲霉突变菌株CM2,酶活达174.93 U/mL.对菌株CM2培养条件的优化,以橄榄油和(NH_4)_2SO_4为最佳碳、氮源,在28℃、pH 7.5的条件下,发酵CM2菌株68 h,脂肪酶活为180.52 U/mL.大孔树脂固定化脂肪酶在35～55℃和pH 7.5～9.5之间有很好的稳定性.游离酶和固定化酶的表观失活活化能分别为52.6842 kJ/mol和30.8391 kJ/mol,固定化酶对温度的敏感度降低,耐受性增强.在微水相中脂肪酶催化2-辛醇和乙酸乙烯酯不对称酯交换反应中,(S)-乙酸辛酯的对映选择性高(游离酶e.e.s 85.7%;固定化酶e.e.s 87.7%),显示了该固定化酶在2-辛醇的手性拆分方面具有良好的应用前景.     

高分子载体固定化酵母脂肪酶的研究

合成了一系列丙烯酸甲酯－双甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸羟乙酯－双甲基丙烯酸乙二醇酯、苯乙烯－双甲基丙烯酸乙二醇酯交联共聚物作为固定化酵母脂肪酶的载体,比较了这些载体固定化酵母脂肪酶催化橄榄油水解反应的效果,结果发现疏水性较强的苯乙烯－双甲基丙烯酸乙二醇酯交联共聚物固定化酵母脂肪酶的效果最好．比较了酵母脂肪酶溶液和苯乙烯－双甲基丙烯酸乙二醇酯文联共聚物固定化酶催化橄榄油水解反应的最适ｐＨ值、最适离子强度、最适温度和Ｋ＿ｍ值．同时考察了苯乙烯－双甲基丙烯酸乙二醇酯交联共聚物固定化酶在有机溶剂中催化十六酸戊酯合成反应的活力．     

纳米银复合介孔碳材料制备固定化猪胰脂肪酶

以稻壳为原料制备介孔碳材料,对其表面进行纳米银修饰后作为猪胰脂肪酶(PPL)的固定化载体.初步研究并优化该载体固定猪胰脂肪酶的条件.结果表明:在AgNO3浓度为0.01 mol/L、固载时间6h、反应磷酸盐溶液pH为6.0、反应温度25℃时,可达最大酶活,酶活提高3.2倍.同时利用红外图谱(FT-IR)、N2等温吸附-脱附曲线(BET)和扫描电子显微镜(SEM)的分析手段对固定化猪胰脂肪酶试样进行分析,进一步确定了纳米银复合介孔性碳材料在固定化酶实验中的作用.     

固定化天冬氨酸酶制备(R)-3-氨基丁酸

从芽孢杆菌Bacillus sp.YM55-1基因组中克隆得到天冬氨酸酶基因,以pET-28a(+)为载体构建天冬氨酸酶基因的表达载体pET-28a(+)-Asp,将天冬氨酸酶基因进行定点突变,在E.coli BL21(DE3)系统中实现了天冬氨酸酶的异源表达。利用重组的天冬氨酸酶,以氨水、(NH_4)_2SO_4为辅料,将底物巴豆酸转化为(R)-3-氨基丁酸。将天冬氨酸酶的工程菌制备成固定化细胞,通过反应条件的优化研究,提高底物的转化率。结果表明:天冬氨酸酶最适pH为9.0,最适反应温度为40℃。在此反应条件下,加入30 g/L固定化细胞,转化22 h,(R)-3-氨基丁酸质量浓度达到220 g/L,对映体过量值e.e._s≥99.95%,底物转化率达到98%,固定化细胞重复使用次数不低于24次。     

介孔分子筛MCM-41固定中性脂肪酶条件的研究

以介孔分子筛MCM-41材料为载体,采用物理吸附法对中性脂肪酶进行了固定化处理,并研究不同条件对固定化脂肪酶催化活性的影响,从而得到该种材料对脂肪酶的最佳固定化条件。给酶量为45960 U/g,固定化温度为45℃,pH值为7.5,时间为3 h,此时固定化酶的活力约为4666 U/g。固定化酶和游离酶的最适反应温度都为40℃,最适pH值为7.5,比游离酶低。固定化酶温度稳定性和pH稳定性较游离酶有所提高。