磁响应交联糖化酶聚集体的制备及催化特性

提出了一种采用羧基磁性纳米粒子制备杂化磁响应交联酶聚集体（M-CLEAs）的方法。表面羧基修饰的约10 nm的磁性纳米粒子与酶分子表面的氨基位点通过静电相互作用,形成复合物,在磁场作用下可将磁性纳米粒子-酶复合物从溶液中分离,经戊二醛交联即形成M-CLEAs。传统的表面氨基修饰的磁性纳米粒子与酶需在沉淀剂作用下,从溶液中分离,而后采用戊二醛共交联,而本方法无须沉淀剂,过程更为简化。以糖化酶为对象,对该过程的影响因素（交联时间、pH、酶浓度、戊二醛浓度等条件）进行了探索,并对制得的M-CLEAs的酶学性质进行了较为详细考察。结果表明,最优制备条件为：酶浓度1 mg·ml^-1,磁流体浓度10 mg·ml^-1,戊二醛浓度0.25%（质量体积比）,在pH 6.0下交联反应6 h,最终载酶量可达80 mg·g^-1、比活为50 U·mg^-1。制得的固定化酶pH稳定性、热稳定性和储存稳定性均显著改善,可实现糖化酶重复使用10次,仍保留接近60%的酶活。     

磁响应交联糖化酶聚集体的制备及催化特性

提出了一种采用羧基磁性纳米粒子制备杂化磁响应交联酶聚集体(M-CLEAs)的方法。表面羧基修饰的约10 nm的磁性纳米粒子与酶分子表面的氨基位点通过静电相互作用,形成复合物,在磁场作用下可将磁性纳米粒子-酶复合物从溶液中分离,经戊二醛交联即形成M-CLEAs。传统的表面氨基修饰的磁性纳米粒子与酶需在沉淀剂作用下,从溶液中分离,而后采用戊二醛共交联,而本方法无须沉淀剂,过程更为简化。以糖化酶为对象,对该过程的影响因素(交联时间、pH、酶浓度、戊二醛浓度等条件)进行了探索,并对制得的M-CLEAs的酶学性质进行了较为详细考察。结果表明,最优制备条件为:酶浓度1 mg·ml-1,磁流体浓度10 mg·ml-1,戊二醛浓度0.25%(质量体积比),在pH 6.0下交联反应6 h,最终载酶量可达80 mg·g~(-1)、比活为50 U·mg~(-1)。制得的固定化酶pH稳定性、热稳定性和储存稳定性均显著改善,可实现糖化酶重复使用10次,仍保留接近60%的酶活。     

复合蛋白酶交联酶聚集体制备枸杞蛋白多肽

该研究利用交联酶聚体技术制备出复合蛋白酶交联酶聚体固定化酶,以酶活回收率为指标,通过单因素实验得到复合蛋白酶交联酶聚集体最佳制备条件：风味蛋白酶与木瓜蛋白酶比例为3∶1,沉淀剂硫酸铵浓度为60%,戊二醛浓度0.5%,交联时间为50分钟,交联pH为7.5。此时最大酶活回收率为80.32%。相比单一蛋白酶,复合蛋白酶交联酶聚集体具有更好的热稳定性和pH稳定性,同时表现出良好的连续多次水解枸杞蛋白的性能。以蛋白水解度为指标,优化后复合蛋白酶交联酶聚集体最佳水解条件为：温度为60℃,pH为6,酶浓度为10 mg/mL,水解时间为100 min,在此条件下枸杞蛋白水解度为41.21%,比游离复合蛋白酶提高了6.9%。     

海藻酸钠-明胶协同固定化S-腺苷甲硫氨酸合成酶的研究

以海藻酸钠和明胶为载体,对S-腺苷甲硫氨酸合成酶进行固定化。再用戊二醛对其进一步交联,增强固定化酶的稳定性。考察了海藻酸钠和明胶质量分数、CaCl2质量分数、酶和载体比例以及交联剂戊二醛体积分数等因素对固定化酶的影响。结果表明,最佳固定化条件为:海藻酸钠质量分数2.0%、明胶质量分数1.0%、CaCl2质量分数4.0%、固定化酶量为2.5 g/L凝胶、戊二醛体积分数0.6%。交联固定化酶热稳定性得到大幅度提高,在50℃下保温5 h仍保留72%的活力,而游离酶则完全失活。交联固定化酶在碱性溶液中的稳定性较高,在pH=8.0～9.0的缓冲液中4℃保温10 h酶活性仍保留87%以上。将交联固定化酶用于S-腺苷甲硫氨酸的合成,连续反应8批次后酶活性仍保留65%。     

新型层状交联酶聚集体的制备条件优化与性质研究

以假丝酵母脂肪酶（Candida sp.lipase）为研究对象,开发了一种新型层状交联酶聚集体。用蛋白或氨基酸对纳米氧化锌粒子进行修饰,继以交联剂交联后作为核芯,酶分子再交联在纳米核表面形成层状结构。实验结果表明牛血清白蛋白（BSA）是纳米氧化锌适宜的修饰剂。并且对纳米芯层状交联酶聚集体（BSA-N-LCLEAs）其他制备条件进行了优化,优化后BSA-N-LCLEAs制备条件为：沉淀剂硫酸铵饱和度为58%,交联剂戊二醛浓度为3.5%,交联温度和时间分别为0℃和2 h。BSA-N-LCLEAs酶活收率较传统CLEAs提高了196.5%。扫描电镜表征表明BSA-N-LCLEAs较传统CLEAs孔道大幅增加。纳米芯层状CLEAs的pH稳定性和热稳定性也都比传统CLEAs有所提高,并将该固定化酶用于催化维生素E琥珀酸酯的合成,反应五批次后反应产率还能达90%左右,说明该新型交联酶聚集体具有良好的催化活性和操作稳定性。     

新型层状交联酶聚集体的制备条件优化与性质研究

以假丝酵母脂肪酶(Candida sp. lipase)为研究对象,开发了一种新型层状交联酶聚集体。用蛋白或氨基酸对纳米氧化锌粒子进行修饰,继以交联剂交联后作为核芯,酶分子再交联在纳米核表面形成层状结构。实验结果表明牛血清白蛋白(BSA)是纳米氧化锌适宜的修饰剂。并且对纳米芯层状交联酶聚集体(BSA-N-LCLEAs)其他制备条件进行了优化,优化后BSA-N-LCLEAs制备条件为:沉淀剂硫酸铵饱和度为58%,交联剂戊二醛浓度为3.5%,交联温度和时间分别为0℃和2h。BSA-N-LCLEAs酶活收率较传统CLEAs提高了196.5%。扫描电镜表征表明BSA-N-LCLEAs较传统CLEAs孔道大幅增加。纳米芯层状CLEAs的pH稳定性和热稳定性也都比传统CLEAs有所提高,并将该固定化酶用于催化维生素E琥珀酸酯的合成,反应五批次后反应产率还能达90%左右,说明该新型交联酶聚集体具有良好的催化活性和操作稳定性。     

戊二醛交联糖化酶的条件探索及协同实验教学分析

介绍了在生物工程实验中探索利用分组协同创新模式进行实验教学的成果。将一个教学自然班分成12个实验小组,每组同学3人。以可能影响实验结果的四个变量分解成四个独立又互相联系的实验,每个变量分别由三组学生负责研究,研究过程通过定期协调沟通对实验结果进行分析总结并不断优化实验设计,得出了优化实验工艺,同时也培养了学生独立思考和协作配合的精神。实验研究了戊二醛交联糖化酶的优化条件,考察了p H、戊二醛浓度、温度和时间四个变量对交联结果的影响。综合分析各实验小组的实验结果显示:酸性条件交联有利于酶活力及稳定性的保持;使用0.5%或更低的戊二醛浓度有利于酶活力的保持,但其稳定性提升不明显;较高温度下交联不利于酶活力的保持及稳定性的提升;随着交联时间的增加酶活力损失逐渐变大,但其使用稳定性却有所提升。     

双交联剂体系氨基酰化酶交联聚体的制备

采用酶交联聚集体技术（CLEAs）制备氨基酰化酶(EC 3.51.14)交联聚集体,优化了制备条件。90%（体积比）乙醇为沉淀剂,戊二醛和乙二醇二缩水甘油醚（EGDE）作为混合交联剂,以酶、戊二醛和EGDE的质量比为1.00∶0.75∶2.00,在30 ℃下交联12 h。制备所得氨基酰化酶CLEA酶活保留率为63.42%。氨基酰化酶经固定化后热稳定性得到增强,热失活过程由自由酶的一阶指数失活模型变为二阶指数失活模型,分子间亚基的结合力得到显著加强。自由酶在37 ℃下保存24 h后几乎损失了所有活力,而氨基酰化酶CLEA则保留了43%的酶活力,在57 ℃下保存24 h后仍有32%的酶活力保留。此外,氨基酰化酶CLEA重复使用性能得到明显提升,在重复水解底物10次后仍保留了72%的酶活力。     

环氧化物水解酶交联细胞聚集体催化合成(R)-环氧氯丙烷

利用聚乙烯亚胺(PEI) 絮凝、戊二醛(GA)交联对环氧化物水解酶全细胞进行了交联细胞聚集体(CLCAs)制备，考察了PEI浓度、GA浓度及硅藻土载体用量对CLCAs活力回收率的影响，结果表明PEI浓度、GA浓度及硅藻土载体用量最优值分别为3% (体积)和1%(体积)和6 g/L，此时CLCAs活力回收率可达88.4%。以CLCAs作为催化剂，以外消旋环氧氯丙烷((R,S)-ECH) 为底物，在异辛烷/磷酸盐缓冲液两相体系中催化合成(R)-环氧氯丙烷((R)-ECH)。结果表明，在异辛烷与缓冲液的体积比3∶7，底物浓度800 mmol/L，CLCAs加入量18 g /L，缓冲液pH 8.0，温度35℃条件下，(R)-环氧氯丙烷的摩尔产率达到45.2%，产物光学纯度为99.1% ee。考察了CLCAs在两相体系中的操作稳定性，重复使用9个批次活力基本保持不变，显示了良好的操作稳定性。     

猪骨基多孔碳固定化酶的研究

本文以猪骨基多孔碳为载体,采用明胶包埋与戊二醛交联结合的方法,制备固定化过氧化氢酶,并对固定化酶制备条件的优化,酶作用最适条件及其稳定性进行研究。结果表明:以猪骨基多孔碳为载体吸附2h、1%明胶包埋、1%戊二醛交联过氧化氢酶制备的固定化酶,在最适的缓冲液浓度、溶液pH和体系温度下,虽然催化效率有所下降,但其贮存稳定性和操作稳定性都有所增加,重复使用8次后,活力仍保持在初始活力的90%以上。这对于过氧化氢酶进一步在食品工业和纺织工业的推广可能有潜在的应用价值。     

以壳聚糖为载体固定化海藻糖合成酶

以壳聚糖为栽体,采用戊二醛为交联剂的方法来固定海藻糖合成酶。研究结果表明：在戊二醛质量分数为0．5％、液态酶与壳聚糖凝胶的配比为1：1、交联pH值为8．0、交联温度为15℃、交联时间为12h条件下,固定化海藻糖合成酶的活性最高,生成的海藻糖量最多,海藻糖的最高含量能达到40％左右。另外,固定化酶转化麦芽糖为海藻糖的最佳反应时间为18h,这时可以获得最高含量的海藻糖。     

磁性中性蛋白酶的固定化研究

为了克服游离酶在实际工业生产中稳定性不好、活性易丧失、不易回收、重复利用率较低的缺点,对中性蛋白酶进行了固定化研究。将具有磁性的二氧化硅包覆的Fe_3O_4(Fe_3O_4@SiO_2)材料作为载体进行中性蛋白酶固定化实验。考察了交联剂戊二醛的质量分数、交联时间、给酶量、固定化时间、温度和酸碱度对于固定化酶活力的影响,筛选出最佳固定化条件。结果表明,在交联剂质量分数为3%,交联时间为2 h,给酶量为0.20 g/g,固定化时间为3 h的条件下,固定化中性蛋白酶的活性最好。固定化酶的最适温度为50℃,固定化酶的最适pH为7.5,而且一定范围内其热稳定性和pH稳定性都比游离酶有所提高。     

大孔树脂D380固定化硫酸软骨素裂解酶

目的以大孔树脂D380为载体,戊二醛为交联剂,进行硫酸软骨素裂解酶(ChSase)的固定化,并考察固定化酶的酶学性质。方法分别考察加酶量、吸附温度、吸附时间、吸附pH值、戊二醛交联浓度、交联时间及交联温度对ChSase固定化效果的影响,并分析该固定化酶的最适反应温度、最适反应pH值、米氏常数(Km)及其操作稳定性。结果ChSase的最佳固定化条件为:加酶量150U/g树脂,吸附温度15℃,吸附时间6h,吸附pH值7.0,戊二醛交联浓度0.01%,交联时间3h,交联温度4℃。以此条件制备的固定化酶,其酶结合效率可达79.1%。该固定化ChSase的最适反应温度为45℃;最适反应pH值为7.0;Km达1.46×10-1g/L,较游离酶高;具有较好的操作稳定性。结论以大孔树脂D380为载体固定化ChSase是可行的,所得固定化酶有较高的使用效率和稳定性,适合于工业化生产。     

交联肌酸激酶聚集体催化合成磷酸肌酸

从兔肌中分离纯化出肌酸激酶,经乙醇沉淀得到肌酸激酶聚集体,再以氧化葡聚糖为交联剂制备交联肌酸激酶聚集体,沉淀率为90%,相对酶活性为58%。交联肌酸激酶聚集体的pH稳定性和热稳定性显著高于游离酶。以交联肌酸激酶聚集体在碱性条件下催化肌酸和ATP合成磷酸肌酸,转化率(以ATP计)为74%,且可以使用12批次。     

基于乳化液体系脂肪酶球形酶的制备

在含有脂肪酶的油包水(W/O)乳化液体系中添加交联剂,经乳化交联后通过离心分离得到脂肪酶球形酶颗粒,考察了不同交联剂、交联时间和酶液质量浓度对球形酶活性的影响,得到制备脂肪酶球形酶的适宜条件为:以体积比1∶1的体积分数25%戊二醛溶液与体积分数3%聚乙烯亚胺溶液,在室温下反应5 min而形成的Glu-PEI共聚物为交联剂,交联2 h,酶质量浓度为50 g/L时形成的球形酶酶活残留率最高达到86.3%。     

酶法合成海藻糖的研究

麦芽糖苷基海藻糖合成酶(MTSase)和麦芽糖苷基海藻糖水解酶(MTHase)可将淀粉转化为海藻糖,以改性壳聚糖为载体固定化海藻糖合成酶,通过比较固定化过程中各个因素的影响,得出结论如下:海藻糖酶液与5%戊二醛交联,交联温度为35℃、交联时间为16h条件下,固定化酶活性最高,再与淀粉溶液反应12h,海藻糖转化率达45.47%,与未固定化酶法制备相比有明显提高,符合工业化生产的需要并为进一步纯化海藻糖打下良好基础。     

磁性壳聚糖微球固定化环糊精糖基转移酶催化合成α-熊果苷的研究

利用磁性壳聚糖微球固定化环糊精糖基转移酶合成α-熊果苷,采用透射电镜、扫描电镜及傅里叶红外光谱对凝胶颗粒及固定化载体进行表征,探讨了固定化条件及固定化酶的相关酶学性质。结果表明,环糊精糖基转移酶固定化最优条件为:戊二醛体积分数为2%,交联时间为4 h,加酶量为0.45 mg/m L,固定化时间为5 h。相比游离酶,固定化酶温度稳定性提高,重复催化反应5次后,仍能保持初始转化率的46.3%。     

分子筛固定氨基酰化酶I的研究

以Y型分子筛为载体,分别采用吸附法、吸附-戊二醛交联法、偶联法和偶联-重氮法4种方法对氨基酰化酶I进行固定化。 研究发现偶联法获得的分子筛固定化酶的活性最高,达0.258 IUmg-1,并对分子筛固定化酶最适pH值、最适反应温度、重复使用性和米氏常数进行了测定;结果表明该载体适合氨基酰化酶I的固定,可以获得较高的酶活力,分子筛固定化酶的最适pH值、最适反应温度都有所拓宽。     

分子筛固定氨基酰化酶Ⅰ的研究

以Y型分子筛为载体,分别采用吸附法、吸附-戊二醛交联法、偶联法和偶联-重氮法4种方法对氨基酰化酶I进行固定化。 研究发现偶联法获得的分子筛固定化酶的活性最高,达0.258 IUmg-1,并对分子筛固定化酶最适pH值、最适反应温度、重复使用性和米氏常数进行了测定;结果表明该载体适合氨基酰化酶I的固定,可以获得较高的酶活力,分子筛固定化酶的最适pH值、最适反应温度都有所拓宽。     

交联胶原蛋白的降解表征

胶原蛋白被广泛地作为生物医用材料使用，具有良好的生物相容性、组织再生功能和机械性能。为了探讨交联对胶原蛋白提取的影响，在体外酶降解胶原蛋白的实验中，通过胶原蛋白物理外观形态发生变化、降解液羟脯氨酸含量分析和红外谱图分析等表征方法，考察了经过戊二醛交联所获得不同交联度的胶原蛋白体外降解情况。同时，对其降解原理进行了进一步研究。实验表明经过0．2％戊二醛交联1h的胶原蛋白抗酶解性能最好，基本能满足生物医学材料的要求。