桦褶孔菌漆酶固定化及其对染料的降解

采用壳聚糖交联法和海藻酸钠-壳聚糖包埋交联法固定化桦褶孔菌产生的漆酶,探讨最佳固定化条件,固定化漆酶的温度,pH稳定性及操作稳定性,并以两种固定化酶分别对4种染料进行了降解.结果表明:(1)壳聚糖交联法固定化漆酶的最佳条件为:壳聚糖2.5%,戊二醛7%,交联时间2h,固定化时间5h,给酶量1g壳聚糖小球:1mL酶液(1U/mL),固定化效率56%;(2)海藻酸钠-壳聚糖包埋交联法固定化漆酶的最佳条件为:海藻酸钠浓度4%,壳聚糖浓度0.7%,氯化钙浓度5%,戊二醛浓度0.6%,给酶量4mL 4%海藻酸钠:1mL酶液(1U/mL),固定化效率高达86%;(3)固定化的漆酶相比游离漆酶有更好的温度和pH稳定性;(4)比较两种固定化漆酶,海藻酸钠-壳聚糖包埋交联法固定化酶的温度及酸度稳定性要优于壳聚糖固定化酶,但可重复操作性要弱于后者,两者重复使用8次后的剩余酶活比率分别为71%及64%;(5)两种固定化酶对所选的4种不同结构的合成染料均有较好的降解效果,其中壳聚糖固定化酶对茜素红的降解效果及重复使用性极佳,重复降解40mg/L的茜素红10次,降解率仍保持在100%.     

脂肪酶固定化及其稳定性研究

目的:研究脂肪酶的固定化工艺及其稳定性。方法:以四甲氧基硅烷(TMOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体的溶胶-凝胶法(sol-gel)固定化黑曲霉属脂肪酶。结果:最优固定化条件是:TMOS 0.5mmol、MTMS 2.5mmol,水与硅烷前驱体摩尔比(R)12,PEG400 120μL,给酶量120mg。酶的固定化效率为93.7%,比活力为游离酶的2.2倍。固定化酶和游离酶在60℃处理2h,其残余酶活分别为91.8%和0;在pH 11的缓冲液中处理2h,其残余酶活分别为95.2%和82%。结论:酶经固定化后其活力、热稳定性和pH稳定性均有提高。     

M.natoriense TNJL143-2菌的D-氨基酰化酶的固定化研究

D-氨基酰化酶可用于D-氨基酸的生产,本研究利用来源于Microbacterium natoriense TNJL143-2的D-氨基酰化酶,分别通过琼脂糖包埋、介孔二氧化硅MCM-41和SBA-15吸附,制备了三种固定化酶,并对三种固定化酶的固定化条件、酶学性质、活性保持时间、重复使用次数、米氏常数等参数进行了研究。结果表明,MCM-41载体固定化酶的蛋白固定率为91.6%,SBA-15载体固定化酶的蛋白固定率为88.0%,琼脂糖包埋法蛋白固定率为79.5%。MCM-41、SBA-15以及琼脂糖三种载体固定化酶最适反应pH均为7.0,最适反应温度范围均为37℃。在固定化酶的活性保持时间以及重复利用活性方面,SBA-15固定化酶同样优于其他两种固定化酶。以D型苯丙氨酸(D-Phe)为底物时,琼脂糖包埋固定化酶的Km为28.8 mol/L,SBA-15固定化酶的Km为25.9 mol/L,MCM-41固定化酶的Km为25.0 mol/L。同时本文还探索了三种固定化酶的pH使用范围及酸碱稳定性、温度使用范围及热稳定性,结果显示,SBA-15作为固定化载体均表现出较广的适用范围及较高的稳定性。在不同条件的反应体系中,SBA-15固定化酶的蛋白损失率始终小于其他两种固定化酶。     

仿生法制备氧化硅载体固定化苏氨酸脱氨酶及其酶学性质

通过共沉淀法制备无机氧化硅载体,然后将其应用到苏氨酸脱氨酶的固定化研究中。用扫描电子显微镜对氧化硅载体进行表征,优化了固定化条件,当n(Si):n(N)为1∶1、偏硅酸浓度为0.03 mol/L、酶添加量为0.16mg/m L时,固定化的效率最高。接着对固定化酶和游离酶的酶学性质进行了考察,结果发现:固定化酶和游离酶的最适pH都是9.0,最适温度都是45℃,而相对于游离酶,固定化酶在pH 9.0~10.0和温度35~50℃范围内稳定性更好。固定化酶的米氏常数为7.48 mmol/L,重复使用15次后,酶活力保持80%以上。说明仿生氧化硅制备的固定化苏氨酸脱氨酶具有酶活回收率高、力学强度高和操作稳定性好等优势。     

固定化脂肪酶性质及其应用研究

利用以四甲氧基硅烷(TMOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体的溶胶-凝胶法(sol-gel)固定洋葱假单胞菌属脂肪酶,考查了固定化酶和游离酶的酶学性质及催化不同油脂酯交换合成生物柴油的情况。结果表明,80℃以下固定化酶能保持80%以上的酶活,而游离酶在50℃以后活力急剧下降,到80℃残余酶活约为10%;固定化酶在体积分数50%的甲醇中处理48 h能保持85%的酶活,在体积分数90%的乙醇中处理48h能保持31%的酶活,而游离酶残余酶活只有69%和0;在酯交换反应中固定化酶的催化效率比游离酶高10%~20%,且固定化酶重复使用11次后仍能保持60%的酶活。结果显示,酶经过固定化后稳定性和催化活性显著提高。     

固定化酶:从策略到材料设计

酶是一种高效、高选择性、催化条件温和的绿色催化剂,在生物催化、生物传感、生物分离等领域具有广泛的应用价值。然而,游离酶的操作稳定性差、回收和再利用困难等缺点限制了其进一步应用。固定化酶技术应运而生,它的出现和发展为解决酶的工业化应用提供了优良的解决方案。本文中,笔者主要从酶的固定化方法、固定化酶的载体和固定化酶的应用这三方面详细介绍近几年固定化酶的研究现状,结合笔者所在课题组和国内外同行近年来的最新研究进展,重点总结了具有结构可调、孔隙率高、结晶度良好的金属-有机框架材料(MOFs)和共价有机框架材料(COFs)作为新型载体在固定化酶方面的研究进展。     

共价法固定化胰蛋白酶的研究

碳二亚胺、环氧等方法研究了胰蛋白酶的共价固定化,测定了这些方法的固定化酶蛋白回收、固定化酶活力回收和固定化酶的相对比活力。实验结果表明前三种方法效果较好,蛋白回收分别为59%、93％和28％,活力回收为53％、38％和20％,考察了这三种固定化胰蛋白酶的最适温度、最适pH、表观米氏常数和工作稳定性。此外,本文对上述三种不同的固定化方法引起酶对大分子底物(偶氮酪蛋白)和小分子底物(BAPNA)的活力的影响也作了初步的探讨。     

发酵技术中新的生物催化剂—联合固定化系统

常用的固定化生物催化剂是将一种酶或一种微生物固定化,制成固定化酶或固定化细胞。近年来,德国、丹麦等科学家报道了一种新的联合固定化方法。该法是将一种微生物与另一种来源的酶固定在同一载体上,以形成联合固定化系统。目前已报道了两种联合固定化方法,一是将酶首先固定在载体上,再将微生物细胞包埋到固定酶中;二是将一种酶溶液与一种微生物混合,再经戊二醛或单宁等处理得到联合固定化物。丹麦Godtfzedson等人报道了将一种酶交联在葡聚糖凝胶上,再将不溶性的固定化葡聚     

树脂载体固定S-腺苷甲硫氨酸合成酶的研究

目的:筛选一种适合S-腺苷甲硫氨酸合成酶固定化的树脂载体,进行固定化工艺优化及固定化酶性质研究。方法:以固定化率和表观酶活回收率为指标,筛选固定化效果最佳的一种树脂,采用单因素实验对固定化条件进行优化。结果:阴离子交换树脂载体ESR-2表现出最优的固定化率(94.03%)和酶活回收率(47.45%);最佳固定化条件为加酶量4U/g、pH 8.0、15℃吸附10h,最佳条件下固定化酶表观酶活为2.1U/g,表观酶活回收率达51.6%。固定化酶的最适pH为8.5,最适温度为35℃,连续反应10批次后酶活剩余77.92%。结论:树脂载体ESR-2固定化S-腺苷甲硫氨酸合成酶酶活及稳定性较好,能够用于S-腺苷甲硫氨酸的工业化大规模生产。     

酶的定向固定化方法及其对酶生物活性的影响

固定化酶可以提高酶的稳定性,但通常酶通过酶分子上的多个赖氨酸残基随意固定在载体上,这样会使酶的活性显著下降,采用定向固定化酶不仅可以提高酶的稳定性,而且可以保存它的活性。综述了定向固定化酶的几种方法,比较了定向固定化和随意固定化对酶活性的影响。另外,还叙述了酶的活性位点结构变化的自旋共振波谱(EPR)检测。     

固定化黑曲霉β-葡萄糖苷酶制备染料木素活性苷元的研究

比较了以海藻酸钠为载体,用胶囊法、包埋-交联法、交联-包埋法三种不同方法固定化黑曲霉β-葡萄糖苷酶的效果,并研究了最佳固定化方法的固定化条件和固定化酶的部分性质。结果表明,交联-包埋法即β-葡萄糖苷酶与0.20%戊二醛交联后再用2.0%海藻酸钠包埋的固定化方法中酶结合效率和酶活力回收率最高。海藻酸钠浓度和戊二醛浓度对酶结合效率影响较大,戊二醛浓度和包埋颗粒直径大小对酶活力回收率影响显著。与游离酶相比,制备的固定化酶最适温度、最适pH值和Km值分别由50℃、4.5和2.57μg/mL下降到40℃、4.0和2.02μg/mL。固定化酶具有更强的耐酸性和稳定性。该固定化酶用于大豆异黄酮活性苷元染料木素的合成,重复使用6次后,固定化酶的活力仍保持84.94%,染料木苷转化率为56.04%。     

葡萄糖氧化酶的有机相共价固定化

将葡萄糖氧化酶(GOD)在最适pH条件下冻干后,以戊二醛活化的壳聚糖为载体,分别在传统水相和1,4-二氧六环、乙醚、乙醇三种不同的有机相中进行共价固定化。通过比较水相固定化酶和有机相固定化酶的酶比活力、酶学性质及酶动力学参数,考察酶在有机相中的刚性特质对酶在共价固定化过程中保持酶活力的影响。结果表明,戊二醛浓度为0.1%、加酶量为80 mg/1 g载体、含水1.6%的1,4-二氧六环有机相固定化GOD与水相共价固定化GOD相比,酶比活力提高2.9倍,有效酶活回收率提高3倍;在连续使用7次后,1,4-二氧六环有机相固定化GOD的酶活力仍为相应水相固定化酶的3倍。在酶动力学参数方面,不论是表观米氏常数,最大反应速度还是转换数,1,4-二氧六环有机相固定化的GOD(Kmapp=5.63 mmol/L,Vmax=1.70μmol/(min.mgGOD),Kcat=0.304 s-1)都优于水相共价固定化GOD(Kmapp=7.33 mmol/L,Vmax=1.02μmol/(min.mg GOD),Kcat=0.221 s-1)。因此,相比于传统水相,GOD在合适的有机相中进行共价固定化可以获得具有更高酶活力和更优催化性质的固定化酶。该发现可能为酶蛋白在共价固定化时因构象改变而丢失生物活性的问题提供解决途径。     

共固定化生物催化剂的制备及其应用

固定化酶和固定化细胞业已用于工业、化学分析、环境保护等领域。近年来建立的酶与微生物细胞(或二种微生物细胞)共固定化技术,进一步扩大了固定化生物催化剂的应用范围。本文就共固定化生物催化剂的制备方法及其在食品发酵工业中的应用作一概要介绍。     

固定化黑曲霉β-葡萄糖苷酶制备染料木素活性苷元的研究

比较了以海藻酸钠为载体,用胶囊法、包埋-交联法、交联-包埋法三种不同方法固定化黑曲霉β-葡萄糖苷酶的效果,并研究了最佳固定化方法的固定化条件和固定化酶的部分性质。结果表明,交联-包埋法即β-葡萄糖苷酶与0.20%戊二醛交联后再用2.0%海藻酸钠包埋的固定化方法中酶结合效率和酶活力回收率最高。海藻酸钠浓度和戊二醛浓度对酶结合效率影响较大,戊二醛浓度和包埋颗粒直径大小对酶活力回收率影响显著。与游离酶相比,制备的固定化酶最适温度、最适pH值和K_m值分别由50℃、4.5和2.57 μg/mL下降到40℃、4.0和2.02 μg/mL。固定化酶具有更强的耐酸性和稳定性。该固定化酶用于大豆异黄酮活性苷元染料木素的合成,重复使用6次后,固定化酶的活力仍保持84.94%,染料木苷转化率为56.04%。     

包埋法固定微生物细胞技术的新进展

自六十年代固定化酶技术问世以来,固定化细胞技术随之迅速发展。到了七十年代,作为酶源的微生物菌体本身的固定化又引起人们极大兴趣,其研究和应用已涉及食品、化工、医药、环境保护等领域。目前,工业化生产上采用的固定化方法主要有两大类:吸附法和包埋法。微生物菌体的固定化一般采用包埋法。其优点是:(1)微生物菌体包埋在聚合物中不易漏出;(2)操作条件温和、对外界环境的缓冲作用大;(3)可防止微生物菌体的机械损伤,易于再生,产物分离提取容易。 载体的性能影响固定化细胞的机械强度、细胞活性、工作稳定性,因此,载体的选择及其制备方法一直     

聚丙烯酸/水滑石纳米复合凝胶的制备及固定化碳酸酐酶的初步研究

首先用尿素法合成了水滑石(HT),然后用甲基丙烯磺酸钠(SMAS)对水滑石进行插层,得到了插层的水滑石(SMAS-HT),最后通过反相悬浮聚合制备了一种新型的聚丙烯酸/水滑石纳米复合凝胶,其中N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)等手段表征其结构和形貌。考察了SMAS-HT的含量对凝胶吸(盐)水性能的影响。结果表明插入SMAS的水滑石片层在聚合后发生了剥离,添加少量的SMAS-HT可以明显提高凝胶的吸(盐)水性能,当SMAS-HT含量为3.0wt%时,凝胶的吸(盐)水性能达到最大。最后进行了凝胶固定化碳酸酐酶的初步研究,比较了游离酶和凝胶固定化酶的CO_2水合活性,结果表明,凝胶固定化酶保持了较高的酶活,说明本文制备的纳米复合凝胶是一种很好的酶固定化载体材料。     

基于金属有机框架的固定化酰胺酶制备及催化合成(S)-4-氟苯甘氨酸

以微水溶剂热法快速制备的稳定锆基金属有机框架为载体,戊二醛为交联剂,采用交联法对酰胺酶进行固定化,考察了不同条件对酰胺酶固定化效率的影响。结果表明,戊二醛浓度为1.0%、交联时间为180 min、载体与酶的质量比为8︰1,固定化效率最佳,固定化酶活力回收率达86.4%,蛋白负载量达115.3 mg/g。固定化酶最适温度为40 ℃,最适pH值为9.0,在40 ℃下半衰期为72.2 d,该固定化酶的Km为58.32 mmol/L,Vmax为16.23 μmol/(min·mg),kcat为1 670 s–1。此外,考察了固定化酶催化合成 (S)-4-氟苯甘氨酸的工艺：最适底物浓度300 mmol/L,固定化酶用量10 g/L,反应时间180 min,在最佳反应条件下转化率达49.9%,对映体过量 (Enantiomeric excess,e.e.) 为99.9%。进一步考察了该固定化酶分批催化反应性能,重复使用20批次后,固定化酶活力仍保留95.8%。     

海泡石吸附固定化猪胰脂肪酶

以海泡石作为猪胰脂肪酶(PPL)的固定化载体,考察采用物理吸附的方法制备固定化脂肪酶的条件。结果表明:在固载时间4 h、反应磷酸盐(PBS)溶液pH 6.0、反应温度25℃时,可达最大比酶活309 U/g,固定化酶的化学稳定性和热稳定性均较高。同时利用红外谱仪(FT-IR)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,进一步确定了海泡石材料在固定化酶中的作用。     

聚乙烯醇-明胶复合膜固定化重组大肠杆菌NAD激酶的研究

为提高烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)激酶的稳定性,采用复合膜对NAD激酶进行固定化研究。选用聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、海藻酸钠(SA)和明胶(GEL)膜材料固定化NAD激酶。通过单因素实验确定最佳固定化条件为:PVA∶GEL为4∶1,加酶量为0.6 mL,固定化时间为6h,固定化温度为35℃,此时酶活力回收率达到最高值84%。固定化酶酶学性质分析结果表明,与游离酶进行比较,固定化后NAD激酶的最适温度由50℃提高至55℃,最适pH由8.0降至7.0,NAD激酶的热稳定性和pH稳定性均得到显著提高,但固定化酶的亲和力降低。固定化NAD激酶重复利用6次后,酶活性依然可维持初始酶活性的75%以上,表明聚乙烯醇-明胶复合膜固定化酶具有良好的操作稳定性。     

环氧聚胺——一种细胞固定化的新型交联剂

近年来随着人们对酶和微生物细胞固定化研究的逐渐深入,对固定化的各种载体材料和固定化方法也进行广泛研究。本文报道一种固定化酶的新型交联剂——环氧聚胺(Epoxy-polyamine简称E.P.A.)用于游动放线菌葡萄糖异构酶和大肠杆菌青霉素酰化酶交联固定化的研究结果。一、材料和方法 1.菌体及试剂 (1)菌体含青霉素酰化酶之大肠杆菌,由华北制药厂提供。含葡萄糖异构酶之游动放线菌,由上海新型发酵厂提供。 (2)环氧聚胺上海市化学试剂商店。