离子交换吸附L-色氨酸的研究

L-色氨酸是含吲哚环的芳香族氨基酸,也是人类必需的氨基酸之一,目前,工业上除部分采用化学合成法外,主要采用前体发酵法和酶促转化法生产。随着在医药、食品和饲料加工中应用的开拓,市场的需求量日益增加,色氨酸生产具有广阔的前途。     

铅离子的生物吸附动力学及吸附热力学研究

目的：研究非活性深红酵母（Rhodotorula rubra）对重金属离子Pb^2＋的生物吸附热力学和动力学特性。方法：采用恒温摇床振荡吸附的实验方法,研究Pb^2＋生物吸附的动力学和热力学,并以适当的数学模型对实验数据进行拟合;对吸附前后的酵母进行红外光谱及X射线光电子能谱分析。结果：在20℃～45℃温度范围内,吸附5min时即达到了饱和吸附量的80%以上,2h左右达到平衡;深红酵母对Pb^2＋的生物吸附过程适宜用Elovich方程来描述;由二级动力学方程计算的生物吸附活化能为21.56kJ/mol;生物吸附平衡可用Langmuir等温式、Freundlich等温式及Dubinin-Radushkevich等温式来描述,拟合相关系数均接近0.99;Langmuir方程计算所得ΔH^0为13.93kJ/mol。结论：深红酵母对Pb^2＋的生物吸附是非均相的扩散过程,由快速吸附和慢速吸附两个阶段组成,以物理吸附为主,并伴随有化学吸附。     

离子交换法分离D-天冬氨酸和L-丙氨酸

对离子交换法分离D-天冬氨酸和L-丙氨酸的工艺条件进行了研究。综合考虑树脂对D-天冬氨酸和L-丙氨酸的吸附容量及相对选择系数,选择了一种适合该体系分离的树脂—XH-1,并对吸附条件及洗脱条件进行了研究,确定了最佳工艺条件,为今后工业应用提供一定的依据。     

L-赖氨酸离子交换树脂的筛选

本文介绍一种从 L-赖氨酸发酵液中提取 L-赖氨酸的离子交换树脂——SR—1—3树脂。它对 L—赖氨酸的交换容量比国内普遍使用的732树脂提高25%左右。洗脱高峰集中,强度大,可望代替732树脂应用于 L-赖氨酸生产。     

HD-8树脂分离天花粉中的L-瓜氨酸

本文研究了用HD8阳离子交换树脂从天花粉中分离L瓜氨酸的工艺条件。采用HD8阳离子交换树脂从天花粉水提取液中交换L瓜氨酸,该树脂对L瓜氨酸的静态交换容量为50.8mg·mL1。在流速为3BV·h1,提取液中L瓜氨酸浓度为9.64mg·mL1时,HD8树脂对L瓜氨酸的动态交换容量为46.8mg·mL1树脂,其动态平衡时间为12min。NH4OH洗脱HD8树脂载荷的L瓜氨酸效果好。控制洗脱液流速为5BV·h1,用8BV0.25mol·L1的NH4OH即可完全洗脱L瓜氨酸。采用HZ803大孔径吸附树脂吸附L瓜氨酸洗脱液中的色素,真空浓缩,并在pH=5.97、4℃条件下结晶L瓜氨酸,其收得率为7.24%,其中L瓜氨酸含量为82.7%。与等电点法相比,产品纯度提高2.36倍。     

口服L-瓜氨酸对大鼠勃起功能的影响

给予雄性SD大鼠口服不同剂量组的L-瓜氨酸8周后,检测电刺激大鼠阴茎海绵体神经海绵体内压(ICP)的变化;比色法检测血清和组织中的一氧化氮(NO)含量、一氧化氮合酶(NOS)活性及血清中超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽(GSH)含量等。结果高剂量(4.5 g.kg-1)L-瓜氨酸组ICP、NO含量、NOS活性显著增高;低、高剂量组SOD活性、GSH含量变化差异均无显著性。     

L-抗坏血酸洛芬酯非水相酶促合成的动力学与热力学

对酶法合成L-抗坏血酸洛芬酯(芬维C酯)的反应动力学与热力学进行研究,确定了最有效的酶促反应环境。合成布洛芬维C酯的最优条件:转速200r/min,温度65℃,加酶量5%(以底物的质量分数计),底物浓度1mol/L,平衡所需时间66h,平衡时产物质量分数为19.07%;合成酮洛芬维C酯的最优条件:200r/min,60℃,加酶量7.5%,底物浓度600mmol/L,平衡时间132h,产物质量分数为10.63%;合成氟比洛芬维C酯的最优条件:200r/min,65℃,加酶量5%,底物浓度400mmol/L,平衡时间144h,产物质量分数为6.76%。对底物进行了比较,得到了各自的动力学与热力学参数。布洛芬米氏常数为0.101μmol/L,vmax=32.68μmol/(min.g),热力学平衡常数为0.166;酮洛芬的分别为0.144μmol/L,12.97μmol/(min.g),0.091;氟比洛芬的分别为0.185μmol/L,9.35μmol/(min.g),0.055。     

植物根系离子交换吸附的实验

在高中生物《绿色植物的新陈代谢》一节的教学中,植物根系离子的交换吸附是一个难点。通过实验、突破难点,是一个行之有效的方法。根据教学需要,我们设计了下述实验。方法与步骤取两株有根系的葱苗,清水洗净根系后蒸馏水再涮洗一次。将葱苗根系浸入1/3000次甲基蓝溶液中约2分钟(染成蓝色)。用蒸馏水反复涮洗被染色的根系,直至不掉色为止。取2只小三角瓶,分别装入蒸馏水和同体积的3/1000氯化铵溶液(用量以浸没葱苗根系为宜),注意观察:二瓶內的液体均五色。把染色葱苗根系分别放人上述两瓶中约3分钟,将三角瓶稍振荡并观察根系、蒸馏水、氯化铵溶液有无颜色变化。     

N-乙酰神经氨酸在离子交换树脂AD-1上的吸附热/动力学

主要研究了N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac)在AD-1离子交换树脂上的吸附行为。通过静态摇瓶的方法,利用Langmuir模型对热力学平衡数据进行拟合,测得树脂的最大Neu5Ac吸附量为0.39 g/g,且不受温度影响。依次用大孔扩散模型、大孔微孔扩散模型对不同Neu5Ac初始质量浓度的动力学数据进行拟合,结果表明,在较低浓度和较高浓度下,Neu5Ac在AD-1树脂上的离子交换过程的限速步骤依次为大孔扩散和大孔微孔扩散,其中大孔扩散系数Dp为1.453×10-8m2/min,微孔扩散系数Dc为9.153×10-15m2/min。最后利用大孔微孔扩散模型研究了树脂颗粒度大小对Neu5Ac在AD-1树脂上的离子交换动力学的影响,发现选取较小颗粒度的树脂有利于提高离子交换速率,且模型与实验数据吻合较好,从而验证了模型的准确性。AD-1树脂对Neu5Ac有较大的吸附容量和较快的吸附速率。     

L-乳酸脱氢酶热变性的热力学研究

用差示扫描量热法对L-乳酸脱氢酶的热变性进行了研究(温度扫描范围为290—390K,酶蛋白溶液浓度为0.28—0.72mg蛋白/mg溶液)。实验观察到当酶溶液浓度在0.62—0.72mg蛋白/mg溶液范围内有一个吸热转变,酶溶液浓度小于0.62mg蛋白/mg溶液时有两个未完全分开的吸热转变。 这个酶的量热焓与范德霍夫焓的比远大于1,而接近于2,这表明乳酸脱氢酶的变性过程不是一个简单的两态转变,从热力学和吸热峰的形状、大小分析,可以推断乳酸脱氢酶分子是由两个以弱相互作用相连结的合作结构区组成,而每一个结构区是由两个相互作用很强的亚基组成。也就是说乳酸脱氨酶的变性过程包括两个半独立的合作结构区的转变,每一个结构区的转变都近似一个两态转变,ΔHeal与ΔHvh的比值是随着两个半独立部分相互作用的增强,即蛋白浓度的增加而减小。随着蛋白浓度的减小,蛋白质周围水分子增多,酶分子中两个半独立部分的相对独立性增强,这可由热谱图上一个吸热转变变成两个半独立的转变得到证实。     

钝齿棒杆菌的代谢改造：L-鸟氨酸与L-瓜氨酸合成菌株的构建

【目的】对一株产L-精氨酸的钝齿棒杆菌(Corynebacterium crenatum)SYPA5-5进行代谢工程改造,构建L-鸟氨酸和L-瓜氨酸合成菌株,并考察其发酵生产相应氨基酸的性能。【方法】分别敲除菌株SYPA5-5鸟氨酸氨甲酰转移酶(Ornithine carbamoyltransferase,OTC)的编码基因argF和精胺琥珀酸合成酶(Argininosuccinate synthase,ASS)的编码基因argG,构建能够合成L-鸟氨酸及L-瓜氨酸的重组菌株SYPA5-5△argF和SYPA5-5△argG;考察不同营养条件对上述重组菌株生长和相应氨基酸积累的影响。【结果】添加0.3 g/L L-精氨酸可满足SYPA5-5△argF的生长及L-鸟氨酸积累所需,L-鸟氨酸产量可达21.5 g/L;添加L-精氨酸有利于SYPA5-5△argG的生长,但不利于L-瓜氨酸的积累;不添加L-精氨酸时,L-瓜氨酸产量可达15.2 g/L,同时积累6.8 g/L的L-谷氨酸。【结论】分别敲除L-精氨酸生产菌株SYPA5-5的argF及argG基因,可实现L-精氨酸合成途径的中间代谢物L-瓜氨酸和L-鸟氨酸的积累,拓展了该菌株的工业应用范围。     

代谢组学分析提高谷氨酸棒杆菌L-瓜氨酸产量

利用基于气相色谱-质谱联用(GC-MS)的代谢组学分析方法,研究Corynebacterium glutamicum ATCC 13032和C.glutamicum ATCC 13032Δarg GΔargR-p XMJ19-arg B(ec)(CIT4)重组菌胞内代谢物差异性,挖掘L-瓜氨酸合成关键代谢物及代谢途径作用机制,并通过添加关键代谢物进行理性强化,提高L-瓜氨酸的产量。利用GC-MS共检测124种化合物,结合主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS)统计发现10种为区别这两种菌的生物标志物,理性强化添加α-酮戊二酸、丙酮酸、谷氨酸、鸟氨酸、氨甲酰磷酸和谷氨酰胺,CIT4中L-瓜氨酸产量从18.50 g/L增加到20.86 g/L。     

重组精氨酸脱亚胺酶制备L-瓜氨酸的工艺条件优化

将来源于Pseudomonas putida ACCC 10185的ADI编码基因克隆到表达载体p ET-24a(+)中,转化Escherichia coli BL21(DE3),通过超声波破碎得到粗酶液,酶活检测ADI酶活为26 U/m L发酵液。对酶转化L-精氨酸盐酸盐生成L-瓜氨酸的反应条件进行了优化,结果表明,当底物L-精氨酸盐酸盐浓度650 g/L,反应初始p H6.0,温度37℃,加酶量24 U/g底物,转速100-200 r/min,转化时间7 h,L-瓜氨酸转化率达到100%,是目前国内外报道的酶法制备L-瓜氨酸的最高水平。     

谷氨酸棒状杆菌发酵生产L-瓜氨酸及发酵条件优化

以代谢控制发酵理论为指导,重点对C.glutamicum 366菌株进行摇瓶发酵条件的优化。应用响应面法优化发酵培养基的配比,优化后的发酵培养基:葡萄糖63.33 g/L、精氨酸196.96 mg/L、(NH4)2SO445.79 g/L、生物素35.72μg/L、K2HPO4·3H2O 1.0 g/L、KH2PO41.0 g/L、Mg SO4·7H2O、0.25 g/L、Mn SO4·H2O 0.02 g/L、Fe SO4·7H2O 0.02g/L、Zn Cl21 mg/L、Cu SO40.2 mg/L、VB1200μg/L、Ca CO330 g/L。摇瓶发酵培养条件:温度30℃、摇床转速200r/min、初始p H 7.0。在此发酵条件下,菌株进行摇瓶发酵72 h,产L-瓜氨酸14.96 g/L,相比优化之前提高了75.8%。     

L-谷氨酰胺在强酸性离子交换树脂上的稳定性

研究了谷氨酰胺在强酸性阳离子交换树脂「氢型」上离子交换时的化学稳定性,结果显示,在典型的及所述其他实验条件下,谷氨酰胺相当稳定。典型离交过程：１００ｍｌ去菌体谷氨酰胺发酵液含主要成份谷氨酰胺、谷氨酸和硫酸铵分别为３１２ｍｍｏｌ／Ｌ、６７．０ｍｍｏｌ／Ｌ和０．７５ｍｏｌ／Ｌ,离子交换柱床层体积２００ｍｌ,离交流速１．０ＢＶ／ｈ,０．５ｍｏｌ／Ｌ氨水洗脱流速０．５ＢＶ／ｈ。     

用离子交换树脂分离、提纯L-脯氨酸的研究

本文就应用732型阳离子交换树脂分离、提纯L-脯氨酸水溶液这一课题进行了研究。最后通过正交试验确定分离、提纯的最佳条件是,上柱时L脯氨酸水溶液的pH值为3～4;洗脱剂氨水的浓度为1.6N;洗脱速度为55毫升/分。并分别作出了洗脱剂氨水浓度为1.6N和0.4N时的洗脱曲线。     

L-谷氨酰胺在强碱性离子交换树脂上的稳定性

研究了谷氨酰胺在强碱性阴离子交换树脂 [OH型 ]上离子交换时的化学稳定性 ,结果显示 ,在所述实验条件下 ,谷氨酰胺会发生分解 ,降低离子交换时谷氨酰胺浓度可显著地减少分解 ;讨论了谷氨酰胺遇强碱性树脂时降解的可能机理。     

根对离子交换吸附实验的取材问题

这一实验的材料准备,我感到课本要求的方法,时间长,效率低,不能很好地满足教学需要。根据分析,我认为:凡是具有活力的植物根细胞,就能发生离子交换吸附现象。为了改进这一实验取材,我先后试用了青葱、青蒜和小麦、水稻幼苗等的根(因为单子叶植物根分布浅、数量多、呈须状,从土壤中挖出损失少),都可代替专门培养的洋葱根。因此,可以因时制宜、就地取材,选用     

D-乳酸在微孔超高交联树脂HD-01上的吸附热力学及动力学

对D-乳酸在微孔超高交联树脂HD-01上的吸附热力学和动力学进行研究。考察p H对D-乳酸吸附的影响,D-乳酸的吸附量随p H的升高而降低,最佳p H为2.1。采用静态吸附法测定温度293.15、313.15和333.15 K下D-乳酸的吸附等温线,并采用Langmuir和Freundlich等温线方程对实验数据进行拟合,其中Freundlich方程的拟合效果较好,相关系数R20.99。树脂HD-01对D-乳酸的吸附量为0.146 5 g/g(ρe=102 g/L,333.15 K),比大孔吸附树脂Amberlite XAD1600高出11%。计算得到的吉布斯自由能变ΔG和等量吸附焓变ΔH均小于零,说明D-乳酸在HD-01上的吸附是自发进行的放热过程。测定了不同温度下D-乳酸在树脂上的吸附动力学,实验结果表明,吸附动力学曲线符合准一阶速率方程。D-乳酸在树脂上的传质速率随温度的升高而增大,293.15 K达到吸附平衡只需10 min。     

L-异亮氨酸分批发酵动力学模型的研究

对黄色短杆菌L－异亮氨酸高产菌XQ－4（AHV^rAEC^rSuc^gSG^rEth^rα－AB^rIleHx^r）分批发酵动力学模型进行了研究。建立了比较合理的L－异亮氨酸分批发酵动力学模型,为L－异亮氨酸补料分批发酵最优化的研究奠定基础。