广东省自然科学基金(S2013020013049)
- 作品数：6 被引量：23H指数：3
- 相关作者：娄文勇宗敏华曹诗林徐玉姚远更多>>
- 相关机构：华南理工大学香港理工大学更多>>
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- 相关领域：理学一般工业技术化学工程轻工技术与工程更多>>
- 纳米载体固定化酶的最新研究进展（英文）被引量：11
- 2016年
- 催化剂是化学工业的重要基础,其中酶是重要的高效天然催化剂.近年来,酶被越来越多地应用于工业领域,如精细化工、食品工业、制药工业、纺织业和制浆造纸.然而,由于游离酶存在价格昂贵及操作稳定性(特别是回收与重复使用性能)低等缺点,其在工业上的进一步应用受到一定限制.对酶进行固定化是解决上述问题的有效途径.一个理想的酶固定化技术需要载体具有良好的生物相容性和高比表面积,能够负载适量的酶并且具有很好的重复使用性能,固定化酶的过程简单温和,所得到的固定化酶制剂具有良好的催化性能、稳定性以及工业应用价值.尽管固定化酶技术经过了多年的发展,但仍需进一步研究.近几年,人们研究了基于纤维素纳米晶类、聚多巴胺类纳米载体以及生物相容性合成有机物纳米胶等新型载体对酶的固定化,取得了较好的成果.本文综述了这些新型纳米载体的制备以及酶的固定化过程,阐述了纳米载体固定化酶的结构和催化性能,并展望了发展前景.纤维素是全球产量最高、来源最广的生物聚合物.纤维素经过一定的酸(常用硫酸和盐酸)水解处理后,剩下的是具有高结晶度的纤维素纳米晶.它具有高比表面积、高机械强度和高长径比等优异性能.因此,研究者利用纤维素纳米晶作为载体进行酶固定化,获得了高负载量、高催化性能的固定化酶制剂.基于仿生矿化法制备的聚多巴胺类材料近年来获得研究者越来越多的关注.多巴胺具有良好的自聚合能力,可以对无机、有机等各种材料进行表面修饰.同时,聚多巴胺中含有的活性官能团可以与酶发生交联,从而达到固定化酶的效果.基于合成性聚合物纳米胶载体的固定化酶技术同样是一个新兴的、有意义的研究领域.相关的固定化过程可分为两大类:(1)在酶分子表面通过原位聚合生成纳米胶(growing-from过程
- 曹诗林徐培马永正姚潇晓姚远宗敏华李雪辉娄文勇
- 关键词：酶固定化生物相容性材料
- 采用双层静电自组装技术制备nPAM-木瓜蛋白酶-CNC催化剂被引量：1
- 2015年
- 本研究利用载体材料纤维素纳米晶(CNC)、木瓜蛋白酶(papain,PA)以及非离子型聚丙烯酰胺(non-ionic polyacrylamide,n PAM)的表面电荷特性,制备了新型的固定化木瓜蛋白酶,利用Zeta电位分析,探寻固定化过程中的静电作用机制;并通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析固定化PA的组成成分和各物质的相互作用。通过对固定化过程中的各因素进行研究,得到了制备该固定化酶的最优条件,分别为p H 5.0,CNC和PA质量比为36:1(CNC/PA),n PAM(5%质量分数)的添加量为0.3 m L,酶层自组装时间30 min;在此条件下酶活回收率达85.8%。随后,对游离酶和固定化酶的动力学参数研究显示固定化酶的Vmax/Km值(1.40 min-1)明显高于游离酶(0.80 min-1),表明所制备的固定化PA具有更高的催化效率、更广的最适p H范围和温度范围以及操作稳定性,在重复使用5批次之后,相对酶活仍在96.5%以上。可见双层自组装技术是一种进行固定化酶的新途径。
- 娄文勇岳东梅曹诗林范晓丹
- 关键词：静电作用自组装固定化木瓜蛋白酶
- 水相体系中固定化Acetobacter sp.CCTCC M209061细胞催化(S)-3-氯苯丙醇不对称合成被引量：2
- 2015年
- 光学纯的3-氯苯丙醇是合成抗抑郁类药物的重要中间体。本论文报道了水相体系中固定化Acetobacter sp.CCTCC M209061细胞高效、高选择性地催化3-氯苯丙酮不对称还原为(S)-3-氯苯丙醇,采用聚乙烯醇与海藻酸钠的混合载体对醋酸杆菌细胞进行固定化,所得的固定化细胞的稳定性(热稳定性、p H稳定性及操作稳定性)均明显优于游离细胞。同时,固定化后的微生物细胞具有较好的重复利用性,连续反应3个批次后固定化细胞仍保留了80.0%以上的活性,而游离细胞的相对活性则小于20%。在所研究的体系中,葡萄糖为该反应的最佳辅底物,其最适浓度为50.0 mmol/L;该反应体系中的最适缓冲液p H值、反应温度、底物浓度分别为5.5、30℃和3.0 mmol/L。在此条件下,反应的初速度、产率以及产物的e.e.值依次为1.77 m M/h,88.9%和99.0%以上。
- 黄宇美徐玉赵冰怡娄文勇
- 有机溶剂/缓冲液双相体系中固定化Acetobacter sp.CCTCC M209061细胞催化1-(4-甲氧基)-苯基乙醇不对称氧化反应被引量：3
- 2014年
- 在有机溶剂/缓冲液双相体系中,利用固定化醋酸杆菌Acetobacter sp.CCTCC M209061细胞高对映体选择性地催化1-(4-甲氧基)-苯基乙醇(MOPE)的不对称氧化反应,成功地拆分外消旋MOPE得到对映体纯(S)-MOPE.与游离细胞相比,固定化细胞催化反应速度有所降低,但其稳定性(包括操作稳定性、热稳定性和储藏稳定性)明显提高.固定化细胞连续使用10批次(每批次12 h)后,仍能保留其初始催化活性的58%以上,而游离细胞仅保留约20%的相对活性.在所考察的不同有机溶剂中,正己烷不仅能较好地溶解底物,而且对细胞的生物相容性相对较好,因而提高了反应底物浓度、反应初速度、对映体回收率及残留底物e.e.值,是反应体系中最适宜的有机相.该反应的最适宜正己烷体积分数为60%,辅底物为50 mmol/L丙酮,底物浓度为40 mmol/L,缓冲液pH=6.5,反应温度为30℃;在此条件下,反应初速度为80.4μmol/min,反应12 h后,对映体回收率和残留底物e.e.值分别为51.0%和99.9%,明显好于水单相反应体系.
- 程景娄文勇宗敏华
- 关键词：SP有机溶剂
- 含水有机溶剂体系中固定化Acetobacter sp.CCTCC M209061细胞催化乙酰乙酸乙酯不对称还原反应被引量：2
- 2014年
- 本论文报道了含微水有机溶剂体系中固定化Acetobacter sp.CCTCC M209061细胞催化乙酰乙酸乙酯不对称还原为(R)-3-羟基丁酸乙酯。研究表明,Acetobacter sp.CCTCC M209061细胞能遵循反Prelog规则高选择性地催化乙酰乙酸乙酯不对称还原。与单水相反应体系相比,含有机溶剂体系不仅可有效地解决底物和产物的抑制作用,而且可提高反应底物的浓度和产率。在所研究的不同有机溶剂中,正己烷为该反应的最适有机相,其能较好溶解底物且对Acetobacter sp.CCTCC M209061细胞的毒性较小,从而导致反应的初速度较快,产率较高。异丙醇为该反应的最佳辅底物,其最适浓度为60 mmol/L;该反应体系中的最适正己烷体积百分比、反应温度、底物浓度分别为约100.00%(水含量约为0.01 wt%),35℃,40 mmol/L。在此条件下,反应的初速率、产率和产物的e.e.值分别为0.72μmol/min,85.24%和99.00%以上,明显好于水单相反应体系进行该反应的结果。
- 徐玉王晓婷娄文勇宗敏华
- 关键词：SP乙酰乙酸乙酯
- 基于聚多巴胺的磁性纳米生物催化剂高效催化二氢杨梅素酰化（英文）被引量：4
- 2016年
- 脂肪酶是一种三酰基甘油水解酶,目前广泛用于油脂化学、食品、有机合成和生物医药等领域.但是,游离脂肪酶在有机反应体系中容易失活,难以从反应体系中回收,导致其循环利用困难和生产成本增加.因此,需要对游离脂肪酶进行固定化,提高酶的稳定性和重复使用性,使其能够大规模用于工业生产.磁性四氧化三铁纳米粒子(MNPs)具有其超顺磁性和大比表面积等性质,但MNPs需表面修饰才能进一步应用.近年来,仿生矿化法制备的聚多巴胺纳米材料受到人们关注.在仿生矿化过程中,单体多巴胺经自聚合作用后形成聚多巴胺,该反应活性高,能对各类有机和无机纳米材料进行表面修饰.而且,聚多巴胺表层中的活性基团能与含有氨基和巯基的生物大分子发生迈克尔加成或席夫碱反应,从而将生物大分子固定在材料表面.本文利用聚多巴胺表面修饰MNPs,对所得聚多巴胺表面修饰的四氧化三铁纳米粒子(PD-MNPs)进行了结构表征.结果表明,PD-MNPs尺寸在14 nm左右.同时,成功将黑曲霉脂肪酶(ANL)固定在PD-MNPs上,结果显示在pH=8、固定化时间为12 h条件下,酶负载量为138 mg/g,酶活回收率达到83.6%,而且固定化酶的pH稳定性及热稳定性、储藏稳定性都优于游离酶.动力学研究表明,固定化酶Km值(63.2 mmol/L)低于游离酶(74.5 mmol/L),固定化酶的底物亲和性增强.进一步研究了固定化酶和游离酶在乙腈、二甲基亚砜、乙醇和[HMIm]BF_4这四种溶剂中的溶剂耐受性,结果显示固定化酶的耐受性均强于游离酶.采用红外光谱对游离酶和固定化酶二级结构的分析表明,游离黑曲霉脂肪酶经固定化后,α-螺旋和β-折叠含量分别增加了0.84%和2.74%,使得固定化后α-螺旋和β-折叠中存在的氢键能够更好地保持酶结构刚性,避免因结构改变而引起酶失活,增强了固定化酶在溶剂中的耐受性.二氢杨梅素是一种具有类黄酮结构�
- 邓啸曹诗林李宁吴虹Thomas J.Smithd宗敏华娄文勇
- 关键词：二氢杨梅素酰化
