离子液体修饰的SBA-16材料在猪胰脂肪酶固定化中的应用

合成了功能化的甲基咪唑类离子液体,并将功能化离子液体修饰介孔材料SBA-16。以三乙酸甘油酯的水解为探针反应,考察离子液体修饰的SBA-16固定化猪胰脂肪酶(PPL)的酶活、最适反应条件及重复稳定性等酶学性质。结果表明:固定化酶对温度的敏感度降低,酶活力及稳定性均显著提高,比酶活是原粉SBA-16固定化酶的1.75倍,重复使用6次后仍然保持最初活性的57%;与原粉SBA-16固定化酶保留的38%相比,有明显的提高。同时通过N2吸附-脱附、红外光谱和热重等方法分析了离子液体修饰对SBA-16结构的影响,结果发现,离子液体修饰后材料保持了原有的介孔结构,修饰后载体表面性质和结构性质导致了PPL酶学性质的变化。     

聚乙二醇对菠萝蛋白酶的化学修饰

方法:用琥珀酸酐法活化的聚乙二醇对菠萝蛋白酶进行化学修饰,得到菠萝蛋白酶的修饰酶,对比研究三种菠萝蛋白酶:修饰酶、混合酶、天然酶的热稳定性及酸碱稳定性,考察金属离子对三种菠萝蛋白酶的影响。结果:当在55℃水浴保温100min后天然酶活力只保留20%,混合酶活力保留37%,修饰酶活力保留58%;在pH3.0-4.5及pH6.0-7.0的条件下,修饰酶活力高于天然酶活力。当Ca2 的浓度达到0.05mg/mL时,修饰酶的活力高达257.66%;当Mg2 的浓度达到0.035mg/mL时,修饰酶的活力高达147.25%。一价离子Na 对三种菠萝蛋白酶无明显影响。结论:修饰的菠萝蛋白酶对温度和pH值的稳定性均比天然酶有很大程度的提高。混合酶的活力介于天然酶和修饰酶之间说明聚乙二醇对菠萝蛋白酶有一定的保护作用。二价离子Ca2 、Mg2 对三种菠萝蛋白酶活力均有不同程度的激活作用。     

离子液体修饰碳复合材料固定化脱氢酶

为了探究离子液体修饰的氧化石墨烯-聚乙烯亚胺(GO-PEI)材料对苯丙氨酸脱氢酶固定化的影响,首先采用不同咪唑基离子液体对游离苯丙氨酸脱氢酶进行修饰,其次利用咪唑基离子液体[BMIM]Cl修饰GO-PEI,分别考察GO、GO-PEI和GO-PEI-[BMIM]Cl固定化苯丙氨酸脱氢酶的性能,然后利用扫描电镜(SEM)以及红外光探究酶固定化的机制。结果表明：咪唑基离子液体中[BMIM]Cl对酶有激活作用,其相对酶活为110.0%;GO-PEI-PheDH-[BMIM]Cl固定化酶的酶活可达93.5%,高于GO-PheDH和GO-PEI-PheDH固定化酶,且温度耐受性和pH耐受性均比游离酶有所提高;GO-PEI-PheDH-[BMIM]Cl固定化酶经过6次重复利用,仍可保持82.7%的酶活,而对照的GO-PEI固定化酶的酶活为69.7%。离子液体修饰的碳复合材料具有良好的生物相容性和导电性,在非水相酶催化和生物电催化领域具有广阔的应用前景。     

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.     

牛血清白蛋白对超氧化物歧化酶的化学修饰

目的：通过化学修饰提高超氧化歧化酶（SOD）的稳定性,考察金属离子在不同浓度下对SOD活性的影响。方法：用戊二醛作为交联剂,用牛血清白蛋白（BSA）将牛红细胞超氧化物歧化酶进行化学修饰,得到SOD的修饰酶。对比研究三种SOD：修饰酶,混合酶及天然酶的理化性质。结果：修饰酶等电点降低,对温度、pH的稳定性较天然酶有很大提高,对胰蛋白酶和胃蛋白酶也表现出很强的耐水解性。二价离子Mg^2 、Mn^2 对天种SOD活力均有不同程度的抵制作用,Ca^2 、Zn^2 、Cu^2 对修饰酶活力有激活作用,一价离子K^ 对三种OSD活力均无明显影响.结论:修饰酶较天然酶的稳定性有很大的提高,加入Ca^2 、Zn^2 、Cu^2 可提高修饰酶的活力。     

Galactomyces geotrichum Y25产脂肪酶条件的优化

应用响应面法对Galactomyces geotrichumY25液体发酵产脂肪酶的条件进行了优化。首先采用Plackett-Burman设计对影响产酶因素的效应进行评价,筛选出黄豆粉、玉米浆和发酵时间3个对产酶影响显著的因素。用最陡爬坡路径逼近最大产酶区域后,利用响应面设计对显著因素进行优化,得出黄豆粉、玉米浆最佳质量分数分别为2.51%、2.12%,最佳发酵时间101.95 h。优化后液体发酵液中脂肪酶活力提高到34.65 U/mL,比初始酶活力9.6 U/mL提高了3.61倍。表明响应面法可显著优化Galactomyces geotrichumY25液体发酵产脂肪酶条件。     

超声波对猪胰脂肪酶催化活性影响的机理研究

猪胰脂肪酶(porcine pancreas Lipase,PPL)反应系统经适宜参数的超声波处理,催化活性提高了11.22%～24.42%。PPL经超声波处理后,其动力学参数Km和Vmax都变小,酶分子的紫外吸收光谱不变,荧光发射光谱不变。而酶分子经超声波处理后,其紫外差示光谱出现了明显的正峰或负峰。探讨了超声波影响PPL活性的作用机理。     

脂肪酶在丙二醇溶液中的活性变化及其机理

目的:研究猪胰脂肪酶(porcine pancreas lipase,PPL)在丙二醇单相共溶体系中催化橄榄油水解反应的活性变化及其作用机理.方法:测定PPL在不同体积浓度的丙二醇溶液中催化橄榄油水解的活性、动力学参数变化及紫外光谱、紫外差示光谱、荧光光谱的变化情况.结果:体积分数为17%的丙二醇使PPL活性提高了55%;丙二醇处理后,PPL的νmax基本不变,而km值则明显下降;光谱分析发现,经丙二醇处理后,PPL的紫外吸收光谱发生蓝移,而紫外差示光谱则出现了两个明显的负峰,荧光发射峰强度显著降低.结论:体积分数为17%的丙二醇对PPL有一定的激活作用,该激活作用可能是由于在丙二醇溶液中PPL发生构型和构象的变化,提高了酶分子对底物的亲和力,从而引起酶活性的升高.     

高产耐热脂肪酶嗜热脂肪地芽孢杆菌的选育

采用氮离子注入技术对耐热脂肪酶产生菌嗜热脂肪地芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus）L4进行诱变,筛选获得酶活力有较大提高且传代稳定的正突变菌株L4-3;再对L4-3进行紫外线诱变,得到脂肪酶活力提高的正突变菌株L4-3-2,其脂肪酶活力达25．71U／mL,较原始菌株M提高511．9％。高产突变株L4-3-2所产脂肪酶的最适作用温度为50℃,70℃保温60min的剩余酶活为82％,最适作用pH为7．0～8．0,为一种耐热碱性脂肪酶。     

月桂酸生物印迹对脂肪酶酯化活力的影响

生物印迹是改良酶学特性,扩大脂肪酶工业应用领域的新兴技术。本研究结合溶胶-凝胶脂肪酶固定化工艺,以甲基三甲氧基硅烷（MTMS）和四甲氧基硅烷（TMOS）为前驱体,月桂酸为印迹分子,考察了月桂酸生物印迹对脂肪酶PS酯化活力的影响。脂肪酶酯化活力测定及扫描电镜观察表明生物印迹能显著提高脂肪酶的活性及稳定性。印迹体系经正交试验优化获得的最优条件为：水和硅烷摩尔比（R）为12,聚乙二醇（PEG）加入量为120μl,月桂酸加入量为0.15mmol。在最优反应条件下,印迹酶相对于游离酶比活力提高了44.3倍,相对于未印迹固定化酶提高了2.4倍;印迹酶具有较好的热稳定性,在80℃下处理0.5h后,残余酶活分别为58%,而游离酶未检测到活性。     

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。     

利用冰核蛋白N末端结构域在大肠杆菌表面展示粘质沙雷氏菌脂肪酶

【目的】利用细胞表面工程技术将活性脂肪酶展示于大肠杆菌细胞表面并对展示脂肪酶的酶学性质进行研究。【方法】将丁香假单胞菌冰核蛋白N末端结构域序列与粘质沙雷氏菌脂肪酶编码基因融合,构建成脂肪酶表面展示载体,并转化大肠杆菌BL21(DE3)。【结果】重组菌以终浓度0.05 mmol/L异丙基硫代-D-半乳糖苷(IPTG)、25°C条件下诱导培养,16 h后表面展示脂肪酶活力达到最大值1 852 U/g细胞干重。表面展示酶的最适pH为9.0,最适反应温度为40°C,表面展示酶热稳定性较游离酶有较大提高,在40°C孵育1 h后仍能保持90%以上的酶活力。【结论】以上结果表明细菌表面展示技术为脂肪酶固定提供了一个很有前景的替代方法。     

单因子-响应面法优化白地霉Y162产脂肪酶条件

对白地霉Y162液体发酵产脂肪酶的条件进行了优化。首先采用单因子实验筛选出最适碳源为橄榄油,氮源为黄豆粉和NH4Cl,无机盐为BaCl2和MgCl2。在此基础上,利用Plackett-Burman设计对影响产酶因素的效应进行评价,筛选出具有显著效应的橄榄油、BaCl2和NH4Cl三个最显著的因素。用最陡爬坡路径逼近最大产酶区域后,利用响应面中心组合设计对显著因素进行优化,得出橄榄油、BaCl2和NH4Cl最佳浓度分别为2.35％,0.36％,1.35％。优化后液体发酵液中脂肪酶活力提高到31.85 U/mL,比初始酶活力14.16 U/mL提高了2.25倍,表明单因子-响应面结合法可显著优化白地霉Y162液体发酵产脂肪酶条件。     

离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐对溶菌酶结晶的影响

以亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BmimCl)为添加剂,研究离子液体对溶菌酶结晶的影响.分别考察了离子液体对溶菌酶晶体数量与尺寸、晶体形貌及蛋白质纯度的影响,并探讨了离子液体对结晶过程影响的作用机制.离子液体通过增大溶菌酶的溶解度和其自身低蒸气压两种途径,降低了溶菌酶在结晶过程中的过饱和度,更有利于晶体的成核和生长,得到更好的结果.如避免多晶态现象的发生,增大晶体的尺寸,降低溶菌酶样品纯度的要求.X-射线衍射分析表明,离子液体未改变晶体的晶型结构,但可提高晶体的衍射分辨率.     

离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐对溶菌酶结晶的影响

以亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BmimCl)为添加剂,研究离子液体对溶菌酶结晶的影响.分别考察了离子液体对溶菌酶晶体数量与尺寸、晶体形貌及蛋白质纯度的影响,并探讨了离子液体对结晶过程影响的作用机制.离子液体通过增大溶菌酶的溶解度和其自身低蒸气压两种途径,降低了溶菌酶在结晶过程中的过饱和度,更有利于晶体的成核和生长,得到更好的结果.如避免多晶态现象的发生,增大晶体的尺寸,降低溶菌酶样品纯度的要求.X-射线衍射分析表明,离子液体未改变晶体的晶型结构,但可提高晶体的衍射分辨率.     

基于易错PCR技术的短小芽孢杆菌YZ02脂肪酶基因BpL的定向进化

利用易错PCR技术对短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)YZ02脂肪酶基因BpL进行两轮定向进化研究, 分别获得最佳突变株BpL1-7和BpL2-1369, 其脂肪酶活力比出发酶分别提高了2倍和6倍。序列分析表明, 突变体BpL2-1369有4个碱基发生了突变: T61C/C147T/A334G/T371A, 其中有3个碱基突变导致了氨基酸的改变。通过SWISS-MODEL数据库模拟脂肪酶的结构显示, 3个突变氨基酸分别位于第1个a螺旋的第3个氨基酸、第4和第5个b折叠之间的转角以及第5个b折叠的第1个氨基酸位置。将野生型脂肪酶基因BpL和进化后的基因BpL2-1369的高效表达产物经Ni-Agarose柱和Sephadex-G75纯化后, 酶学性质测定表明: 突变脂肪酶的比活力比野生型脂肪酶提高了1.31倍, Km值由8.24 mmol/L降低至7.17 mmol/L; 在pH>8.0时的稳定性较野生型脂肪酶有所提高。     

基于易错PCR技术的短小芽孢杆菌YZ02脂肪酶基因BpL的定向进化

利用易错PCR技术对短小芽胞杆菌(Bacillus pumilus)YZ02脂肪酶基因BpL进行两轮定向进化研究, 分别获得最佳突变株BpL1-7和BpL2-1369, 其脂肪酶活力比出发酶分别提高了2倍和6倍。序列分析表明, 突变体BpL2-1369有4个碱基发生了突变: T61C/C147T/A334G/T371A, 其中有3个碱基突变导致了氨基酸的改变。通过SWISS-MODEL数据库模拟脂肪酶的结构显示, 3个突变氨基酸分别位于第1个a螺旋的第3个氨基酸、第4和第5个b折叠之间的转角以及第5个b折叠的第1个氨基酸位置。将野生型脂肪酶基因BpL和进化后的基因BpL2-1369的高效表达产物经Ni-Agarose柱和Sephadex-G75纯化后, 酶学性质测定表明: 突变脂肪酶的比活力比野生型脂肪酶提高了1.31倍, Km值由8.24 mmol/L降低至7.17 mmol/L; 在pH>8.0时的稳定性较野生型脂肪酶有所提高。     

麦芽糖的改性及其化学修饰胰蛋白酶的研究

目的:通过高碘酸钠氧化法以麦芽糖修饰胰蛋白酶,检验此方法是否能够改善胰蛋白酶的稳定性.方法:采用高碘酸钠改性麦芽糖,使其中具有能够与酶分子中氨基结合的醛基,从而在一定条件下化学修饰胰蛋白酶.结果:改性麦芽糖的最佳条件为,高碘酸钠浓度0.05g/mL,高碘酸钠与麦芽糖质量比1.1∶1,初始pH 1.0,反应时间3h,反应温度30℃;修饰胰蛋白酶的最佳条件为,pH6.0,改性麦芽糖与胰蛋白酶质量比1∶1,修饰温度4℃,修饰时间24h;在最佳条件下修饰酶后,pH在8.9～10.0时,原酶活力与修饰酶活力分别下降了其最高活力的15.8%和9.8%;将酶置于50℃ 2h后,原酶与修饰酶分别保留了其置于4℃ 2h后活力的88.7%和94.7%.结论:该方法能够提高胰蛋白酶的耐碱稳定性和热稳定性.     

粘质沙雷氏菌脂肪酶基因的克隆表达和酶学性质的研究

目的:克隆粘质沙雷氏菌脂肪酶基因(lipA)使其在大肠杆菌B121(DE3)中实现高效表达,并对重组酶进行酶学性质研究.方法:以产脂肪酶粘质沙雷氏菌总DNA为模板,PCR扩增脂肪酶基因lipA,构建重组表达载体pET-lipA,并将其导入大肠杆菌进行诱导表达,对表达产物进行SDS-PAGE和酶学性质的测定.结果:经过优化培养条件,脂肪酶活力最高能达到104U/mL.重组脂肪酶的最适反应温度为40～45℃,最适pH为7.0～7.5,在50℃保温1h下仍能保持80%的酶活力,Ca2+、Sr2+、Mn2+和Mg2+对脂肪酶酶活有较强的激活作用,尤其是Ca2+使脂肪酶酶活提高了1倍多,而Ni2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+和Al3+对酶活具有较强的抑制作用,尤其是Zn2+和Al3+使酶活力几乎完全丧失.该酶对一些有机溶剂有较好的耐受性,与50%甲醇混合24h,仍能保持84%的酶活力.结论:该脂肪酶具有较好的热稳定性和甲醇耐受力,作为生产生物柴油的催化剂具有很大的应用价值,为基因工程酶法生产生物柴油打下良好的基础.     

毕赤酵母展示表达南极假丝酵母脂肪酶B

将南极假丝脂肪酶B(CALB)基因N端和C端,分别与酿酒酵母絮凝蛋白(Flo1p)絮凝结构域序列的N端(FS)和C端(FL)融合,构建成脂肪酶毕赤酵母表面展示载体KFS和KFL,并转化毕赤酵母GS115后获得重组子KFS-CALB和KFL-CALB。免疫荧光检测证实脂肪酶已展示于毕赤酵母细胞表面。甲醇诱导120 h后展示酶活性分别达到286 U/g干细胞和182 U/g干细胞。酶的热稳定性较游离酶有较大提高,50℃孵育4 h后KFS-CALB菌株的残留酶活力仍保持初始酶活力70%以上;KFL-CALB在50℃孵育2 h后的酶活力也达到初始酶活力50%,远远高于游离态的CALB,其在50℃孵育0.5 h后仅残留18%的初始酶活力。