MOFs固定5-羟甲基糠醛氧化酶及其催化活性的研究

固定化酶作为一种绿色高效的生物催化剂,其性能远超游离酶。目前酶的固定化技术适用范围仍然较小,酶的研究范围多停留在模型酶阶段,扩大固定化酶的研究范围具有十分重要的意义。金属有机骨架材料(MOFs)作为酶固定化的载体在近些年得到了广泛的探索,但是具有生物功能的酶-MOFs复合材料的许多特性仍有待挖掘。采用仿生矿化的合成方法将5-羟甲基糠醛氧化酶(HMFO)固定到以沸石咪唑酯(ZIF-8)为代表的MOFs材料中,制备得到一种新的生物催化剂HMFO@ZIF-8,扫描电子显微镜表征其形态区别于经典的菱形十二面体。采用考马斯亮蓝法测定蛋白质浓度,计算得到酶的固定化效率达到89. 0%。HMFO@ZIF-8催化5-羟甲基糠醛的转化率达到84. 3%,收率和选择性均高于游离酶。拓展了MOFs固定化酶的研究范围,为研究其他生物大分子复合材料的生物催化剂提供一定的借鉴意义。     

添加剂对大孔吸附树脂固定化脂肪酶的影响

利用大孔吸附树脂DA-201为载体对海洋脂肪酶固定化,并探寻添加剂对固定化过程的影响。分别以NH_4Cl、甘露糖和甘氨酸为添加剂,采用单因素和正交实验相结合的方法优化条件。结果显示,以NH_4Cl为添加剂的最优条件:柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液pH 6. 0,固定化温度30℃,载体投放量0. 5g,NH_4Cl浓度25mmol/L,固定化时间3. 0h,酶活力达到115. 27U/g;比不含有添加剂的固定化酶固定化效率提高47. 42%。以甘露糖为添加剂最优条件:磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液pH7. 0,固定化温度35℃,载体投放量0. 5g,甘露糖浓度10mmol/L,固定化时间4. 5h;酶活力达到122. 75U/g,比不含有添加剂的固定化酶固定化效率提高6. 50%。以甘氨酸为添加剂的最优条件:磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液pH7. 0,固定化温度20℃,载体投放量0. 5g,甘氨酸浓度为25mmol/L,固定化时间7. 5h;酶活力达到141. 69U/g,比不含有添加剂的固定化酶固定化效率提高26. 12%。采用不同添加剂对大孔吸附树脂DA-201的吸附固定化过程有较大影响,可以极大地提高吸附效率;同时发现缓冲液类型、pH、温度、添加剂浓度和固定化时间等对DA-201树脂吸附脂肪酶有很大影响,对后续吸附固定化工业酶研究有较好的参考价值。     

尿苷二磷酸糖固定化酶合成法研究

利用生物酶进行体外催化反应合成不同种类的尿苷二磷酸糖（uridine diphosphate sugar,UDP-糖）,生物酶的重复利用率较低。为提高尿苷二磷酸糖的合成效率及增加产物种类,以镍螯合聚丙烯酸酯树脂为载体,对带有HIS标签的N-乙酰己糖胺激酶（N-acetylhexosamine kinase,NahK）和尿苷转移酶（uridine transferase,GlmU）进行固定化。以固定化NahK和固定化GlmU为催化酶,不同单糖作为底物,研究尿苷二磷酸糖的一锅法合成情况。利用Q柱对产物进行纯化,通过高效液相色谱法、质谱法、核磁共振氢谱法对反应产物进行检测。确定了镍螯合聚丙烯酸酯树脂对游离NahK和GlmU的实际载量分别为10和20 mg·g^-1。固定化酶量的最优配比为5.5 g固定化NahK和2.5 g固定化GlmU。固定化酶的最适pH和温度分别为8.0和35℃,且能在重复反应中稳定反应5个批次。葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖和甘露糖可以参与一锅法反应,生成UDP-糖的相对分子质量分别为566、607、566,而葡萄糖醛酸、半乳糖和果糖在该体系下不能合成相应的UDP-糖。基于固定化酶技术,一锅法可合成UDP-葡萄糖、UDP-N-乙酰氨基葡萄糖、UDP-甘露糖。     

改性胶原蛋白膜用于大肠杆菌EP8-10组合固定化

探讨了不同方法对胶原蛋白膜进行改性处理,结果表明经过甲醛处理过的胶原蛋白膜具有良好的通透性及耐水性能。将胶原蛋白膜与卡拉胶凝胶颗粒形成组合固定化体系,用于大肠杆菌EP8-10固定化,天冬氨酸转氨酶活回收率达到了91.3%,反应20批次后,酶活回收率仍在80%以上。     

固定化氧化亚铁硫杆菌培养条件对黄铁矾沉淀的影响

以聚乙烯醇-海藻酸钠复合材料为载体,Ca(NO3)2为交联剂对氧化亚铁硫杆菌进行包埋固定化。该固定化细胞的连续培养技术可以用于处理H2S、SO2,为了减少减少固定化细胞培养过程中带来许多不利效应的黄铁矾沉淀 (NH4Fe3(SO4)2(OH)6）,采取了改变初始pH值和目前普遍采用的9K培养基中的(NH4)2SO4浓度,K2HPO4浓度三种方法。结果显示：在三种方法中,降低(NH4)2SO4浓度是比较可行的一种方法,当(NH4)2SO4从3.0 g/L降低到0.5g/L,Fe2+氧化速率几乎没有受到影响,沉淀形成速率却减少了45%。在固定化细胞连续运行时,降低9K培养基中(NH4)2SO4的含量,当稀释率为0.4 h-1,运行时间为96 h,Fe2+氧化速率高达3.75 g/L.H,结果显示反应柱内沉淀明显减少,同时Fe2+氧化速率并没有明显变化。     

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。     

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。     

固定化胰蛋白酶的快速制备

目的：快速制备高活力的固定化胰蛋白酶,用于转肽反应。方法：将壳聚糖与硅胶搅拌均匀,同时用戊二醛进行活化制成活化载体,再通过交联反应将胰蛋白酶固定至载体制备固定化胰蛋白酶。用正交法进行优化。结果：用快速工艺制得的固定化胰蛋白酶的活力单位为5990．5U/g,活力回收为16．7％,整个制备过程耗时21h。结论：快速工艺的制备过程较之改进前更为快捷简便,制备的固定化胰蛋白酶活力单位显著提高,利于工业应用。     

细胞固定化载体比表面的测定

为了衡量细胞固定化载体的性能。基于单分子层吸附理论,利用溶液中亚甲蓝染料在固形物表面的吸附倾向;建立了用于测定细胞固定化载体比表面的“动态染料吸附法”,方法学考察时以PVA-海藻酸钠的混合载体为例,结果表明四批次测量同一载体比表面的结果变异系数为5.5%,测量的载体比表面能精确反映载体内PVA,或是海藻酸钠浓度的变化,说明方法重复性好,灵敏度高,同时讨论了文献中“染料吸附法”测定比表面的不足。     

聚丙烯腈纤维固定化青霉素酰化酶性质的研究

将巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium）青霉素酞化酶连接到聚丙烯腈纤维载体上,制成固定化青霉素酰化酶。其表现活力约为2000u／g。水解青霉素G的最适温度为50℃;最适PH为9．0;在PHS．5～10．3、温度50℃以下酶的活力稳定;表观米氏常数Ka为1．33×10-8mol／L;最大反应速度Vm为2．564mmol·min-1;苯乙酸为竞争性抑制剂,抑制常数为0．16mol／L。水解10％的青霉素G钾盐溶液,使用20批,保留酶活力80％。