脂肪酶的固定化及其性质研究

采用吸附与交联相结合的方法国定化脂肪酶,研究了脂肪酶固定化的工艺条件,并考察了固定化脂肪酶的催化性能和稳定性。试验结果表明,WA20树脂固定化脂肪酶的最适条件是：酶液pH7．0、给酶量300IU／g树脂、固定时间8h,所得固定化脂肪酶的活力约为165IU／g树脂;固定化酶稳定性较高,在冰箱内贮存6个月活力没有下降,操作半衰期约为750h,而未用戌二醛文联的固定化脂肪酶操作半衰期仅约290h;固定化脂肪酶催化橄榄油水解的最适条件是：PH8．0、温度55℃、底物浓度60％（V／V）、搅拌转速500r／m。     

脂肪酶的固定化新技术

脂肪酶已被广泛应用于有机相催化体系中的水解、酯化和转酯反应,其固定化技术是得以工业化应用的关键因素。简要介绍了最新发展的几种固定化技术即交联酶晶体、硅基质包埋、脂质包被、共价固定、ＣＬＡｓ固定化等方法。     

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。     

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。     

蚕丝固定化脂肪酶的研究

研究了蚕丝固定化脂肪酶的工艺条件,并考察了固定化脂肪酶的稳定性。试验结果表明：蚕丝与对-β-硫酸酯乙砜基苯胺(SESA)进行反应的最适条件是PH=10．8,SESA：2．0g／g蚕丝,反应生成的对氨基苯磺酰乙基蚕丝(ABSE-蚕丝)经重氮化后与脂肪酶偶联的最适条件是：pH=7．5,偶联时间>10h。加酶量为168～308u／g蚕丝时,所得固定化脂肪酶活力为106～160u√g蚕丝．此时固定化冀的活力回收率较高(>52％)。固定化脂肪酶稳定性较高．其操作半衰期约为250h。     

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．     

诱变选育脂肪酶高产菌株及其脂肪酶固定化

以紫外和微波复合诱变选育脂肪酶产生菌 Rhizopus sp. RXF12,获得高产突变株RZ13,其脂肪酶摇瓶发酵单位是出发株的2.62倍。菌株经多次传代,遗传性状稳定。对RZ13菌株的发酵条件进行了正交优化,在25 ℃、pH 8.0的条件下,接入5 %(v/v)的RZ13菌株单孢子悬液 (107个/ml) 振荡培养84 h,达到RZ13菌株最佳产酶状态,脂肪酶活可达95.08 U/ml。考察了脂肪酶性质,在低于40 ℃,pH 7.0~9.0范围内脂肪酶活稳定。经载体筛选及固定化过程优化,选用镁铝水滑石25℃吸附4 h,对RZ13脂肪酶进行了固定化。结果表明,固定化酶的最适作用温度为35~55℃,pH为7.5~9.0,较游离酶的均有较大扩展。     

荧光标记脂肪酶的固定化及其稳定性

将标记有荧光探针FITC(异硫氰基荧光素)的脂肪酶固定化,通过测定活性和荧光光谱,探究各种因素对固定化后荧光标记脂肪酶性质的影响,并分析活性、构象和荧光光谱三者之间的联系。研究结果表明:在固定化脂肪酶过程中,聚乙二醇400二丙烯酸酯能形成合理的网格结构,使酶活较高;配体诱导酶的催化构象,使酶活性提高到未诱导酶的2倍以上;配体抽提能使脂肪酶活性中心得到释放从而提高催化活力。固定化脂肪酶的稳定性大大提高,在90℃、强酸强碱下固定化酶仍保有原酶70%、60%以上的活性;用盐酸胍、脲等溶解变性剂浸泡15d后,酶活性仍然可以保持初始活性的70%以上。荧光光谱能较好地反映脂肪酶的活性和构象变化,最适pH和温度下脂肪酶的荧光强度最低,在溶解变性剂中,荧光强度随时间延长而逐渐降低,这表明不同条件下脂肪酶构象经历的去折叠过程不同。     

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。     

氨基载体共价结合固定化海洋假丝酵母脂肪酶

共价结合法是重要的工业酶固定化方法,利用稳定的共价键固定化工业酶,在载体和酶间形成多点共价连接,可以制备稳定性较好的固定化酶,更具有实际应用价值。利用氨基载体共价结合固定化海洋假丝酵母脂肪酶,采用较为廉价的戊二醛进行辅助交联,通过单因素和正交试验,确定最佳固定化条件为:25℃、pH5. 0、0. 1%戊二醛、0. 25g载体、交联0. 5h、固定化1h、加酶量为800U,最终得到的固定化酶酶活达到83. 01U/g。固定化脂肪酶的最适pH较游离酶向碱性方向偏移,最适反应温度提高10℃,固定化酶的热稳定性和酸碱稳定性比游离酶好且重复使用性和储存稳定性明显优于游离酶。同时发现交联剂是制备固定化脂肪酶的重要因素,因此探索新型交联剂对于固定化效果的提高具有重要意义,为海洋假丝酵母脂肪酶的固定化工艺技术和工业应用奠定了良好基础。     

Immobilization of Candida rugosa lipase on colloidal gas aphrons (CGAs)

A novel technique for immobilization of Candida rugosa lipase onto anionic colloidal gas aphrons (CGAs) is described. CGAs are spherical microbubbles (10-100 microm) composed of an inner gas core surrounded by a surfactant shell. In this initial study, greater than 80% lipase (w/w) was effectively retained on the CGAs. Leakage of protein from the CGAs and the activity of the adsorbed lipase decreased with increasing enzyme loading; this indicates that multilayers of lipase may be adsorbing onto the CGAs. The CGA-immobilised lipase displayed normal Michaelis-Menten dependence on substrate concentration and also exhibited greater activity than the free enzyme.     

壳聚糖固定化德氏根霉脂肪酶的研究

研究了壳聚糖吸附和戊二醛交联对脂肪酶固定化条件,在室温条件下将0．4g酶粉溶于pH6．0缓冲液中,加入10g壳聚糖,摇匀,再加入浓度为0．6％戊二醛交联6h,得到固定化酶,酶活力回收率约为54．2％。固定化酶的半失活温度比游离酶的高,半失活温度由游离酶的47℃提高到100℃,最适反应温度由40℃上升至80℃,最适pH由6下降到5．5,固定化酶K’m值由游离酶的Km 50mg／mL增加到56mg／mL。该固定化脂肪酶用于酯的合成;在80℃条件下经过10批次连续水解植物油反应,固定化酶的活力仍保持在82．6％以上。     

Immobilization of lipase on hydrophobic nano-sized magnetite particles

As a tool for the stable enzyme reuse, enzyme immobilization has been studied for several decades. Surface-modified nano-sized magnetite (S-NSM) particles have been suggested as a support for the immobilization of enzyme in this study. Based on the finding that a lipase is strongly adsorbed onto a hydrophobic surface, NSM particles (8–12 nm) were made hydrophobic by binding of sodium dodecyl sulfate via a sulfate ester bond. Various types of measurements, such as transmission electron microscopy, X-ray diffraction, infrared spectroscopy, vibration sample magnetometer, and thermo gravimetric analysis, were conducted in characterizing S-NSM nanoparticles. S-NSM particles were used for the adsorption of porcine pancreas lipase (PPL). A dodecyl carbon chain is expected to form a spacer between the surface of the NSM and the lipase adsorbed. The immobilized PPL showed the higher specific activity of oil hydrolysis than that of free one. Immobilized PPL could be recovered by magnetic separation, and showed the constant activity during the recycles.     

黑曲霉(Aspergillus niger)脂肪酶的纯化及性质分析

从黑曲霉发酵液中经硫酸铵分级沉淀,Phenyl-Sepharose疏水柱层析,DEAE-Sepharose 4B阴离子交换柱得到电泳纯的脂肪酶,纯化倍数达10倍,回收率50％。对脂肪酶的性质分析表明：该酶分子质量约为35kDa,最适温度和最适pH分别为37℃和9．5,50℃以下和pH6．0～11．0之间保持稳定,属于碱性脂肪酶。Mg^2＋、Ca^2＋、Cu^2＋、Zn^2＋、Co^2＋、Mn2^＋对该酶有激活作用,而Al^3＋、Fe^2＋、Fe^3＋对酶有严重抑制作用。变性剂盐酸胍和脲对其未见显著影响,而SDS强烈抑制其酶活。用不同氨基酸修饰剂对酶进行修饰,其中NBS和PMSF强烈抑制该酶活性,NBSF和DTT在低浓度下对酶活影响不大,2,3-丁二酮在高浓度下影响其活性。外加稳定剂如NaCl、PEG、甘油、山梨醇、海藻酸钠,均可不同程度的延长脂肪酶的半衰期。在一定质量比条件下,该酶有良好的抗蛋白酶性质。     

解脂耶氏酵母脂肪酶LIP4和LIP5在毕赤酵母中的异源表达及酶学性质

【目的】克隆解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)脂肪酶LIP4和LIP5的cDNA序列,研究其基因结构,并实现其在毕赤酵母中的功能表达,以探讨其酶学性质。【方法】利用反转录PCR首次扩增LIP4和LIP5的编码基因,用SignalP 3.0分析其基因序列,然后分别构建胞内表达载体pPIC3.5K-Lip4、pPIC3.5K-Lip5和胞外表达载体pPIC9K-Lip4、pPIC9K-Lip5,将其转入毕赤酵母GS115中表达,以NTA树脂纯化酶蛋白,研究其酶学性质。【结果】cDNA序列测序结果显示两者均不含内含子,酶蛋白的氨基酸序列中含有典型脂肪酶的活性三联体结构和五肽保守区;酶学性质研究表明,两者的最适底物均为癸酸(C8)对硝基苯酚酯,最适pH为7.0,最适温度为40℃,但LIP4对pH和温度更敏感;两者均能被Ca2+激活,且LIP5还能为Mg2+激活,但均被Hg2+、乙二胺四乙酸(EDTA)和苯甲基磺酰氟(PMSF)强烈抑制。【结论】首次克隆了解脂耶氏酵母脂肪酶LIP4和LIP5编码基因,实现了其在毕赤酵母中的活性表达,并初步研究了其酶学性质,为上述脂肪酶的应用及进一步深入研究解脂耶氏酵母脂肪酶家族奠定了基础。     

D301树脂固定化假丝酵母脂肪酶

本研究选择7种吸附和离子交换树脂进行了假丝酵母脂肪酶(Candida sp.lipase)的固定化试验,通过测定固定化后各脂肪酶的酶活,筛选出固定化效果较好的弱碱性阴离子交换树脂D301;并通过扫描电镜将D301与脂肪酶Novozym 435的表面形貌做比较,进一步选定D301树脂作为载体,并对其采用戊二醛交联固定化,研究并优化了其固定化条件。结果表明,5%戊二醛溶液的加入量为8mL,处理时间为5h,酶液浓度为1.0g/L,磷酸缓冲盐溶液pH6.0,固定化处理10h效果最好,获得的固定化酶活力可达35U/mg,酶的固定化效率约为3.5U/(mg·h)。     

Immobilization of lipase by salts and the transesterification activity in hexane

Lipases from six different sources were immobilized on Celite and five types of salt. The transesterification activities in hexane for lipases immobilized on EDTA-Na₂ increased by 463% for the lipase from Candida rugosa (CRL), 2700% for the lipase from Candida sp. (CSL) and 1215% for the lipase from Pseudomonas sp. (PSL), compared to the salt-free enzyme. With 0.5% sucrose for CRL or 1% sorbitol for PSL as the lyoprotectant during lyophilization process, transesterification activity increased by 100% and 13%, respectively, compared to the immobilized enzyme on EDTA-Na₂ without lyoprotectant.     

Immobilization and characterization of lipase from an indigenous Bacillus aryabhattai SE3-PB isolated from lipid-rich wastewater

Abstract

Extracellular lipase from an indigenous Bacillus aryabhattai SE3-PB was immobilized in alginate beads by entrapment method. After optimization of immobilization conditions, maximum immobilization efficiencies of 77%?±?1.53% and 75.99%?±?3.49% were recorded at optimum concentrations of 2% (w/v) sodium alginate and 0.2?M calcium chloride, respectively, for the entrapped enzyme. Biochemical properties of both free and immobilized lipase revealed no change in the optimum temperature and pH of both enzyme preparations, with maximum activity attained at 60?°C and 9.5, respectively. In comparison to free lipase, the immobilized enzyme exhibited improved stability over the studied pH range (8.5–9.5) and temperature (55–65?°C) when incubated for 3?h. Furthermore, the immobilized lipase showed enhanced enzyme-substrate affinity and higher catalytic efficiency when compared to soluble enzyme. The entrapped enzyme was also found to be more stable, retaining 61.51% and 49.44% of its original activity after being stored for 30 days at 4?°C and 25?°C, respectively. In addition, the insolubilized enzyme exhibited good reusability with 18.46% relative activity after being repeatedly used for six times. These findings suggest the efficient and sustainable use of the developed immobilized lipase for various biotechnological applications.     

海藻酸-SiO2杂化凝胶固定化洋葱伯克霍尔德茵脂肪酶的研究

利用四乙氧基硅烷（TEOS）原位水解法将SiO2掺杂于海藻酸（ALG）凝胶中,通过双交联制备出新型ALG—SiO2杂化凝胶以固定化洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶。结果表明,固定化酶的最优条件：质量分数为2．0％的ALG、0．2mol／LCaCl2、V（ALG）／V（TEOS）为5、加酶量为1gALG加100mg酶粉、固定化60min、采用直径为0．8mm的针头滴定、真空冷冻干燥。在此条件下,酶蛋白的包埋率可达100％,酶活回收率可达91％。固定化酶的最适pH为8．0,最适作用温度为50℃,重复使用8次后,酶活性仍能保持80％以上。ALG—Si02杂化凝胶的场扫描电镜（FESEM）观察发现凝胶的整体构造仍然是海藻酸凝胶骨架;与ALG凝胶平滑的内部相比较,杂化凝胶仍具有完整的网络结构,但内部更为粗糙,结构更为致密。