1,3-丙二醇脱氢酶-步纯化与杂化凝胶固定化的初步研究

转录表达来源于Klebsiella.pl,3-丙二醇脱氢酶(PDH)基因片段的E.coli工程菌,在5L发酵罐、30℃、pH值7.0、200r/min(微氧)条件下培养20h;发酵菌体经破碎分离后所得样品通过HisTrap HP柱亲和层析一步纯化得到电泳纯的PDH,纯化倍数为2.94倍,活性回收率为50%,经SDS-PAGE电泳鉴定获得一条清晰条带,表达蛋白亚基相对分子质量约为41kDa.用改进的溶胶-凝胶法(杂化凝胶)包埋纯化酶,考察正硅酸乙酯(TEOS)浓度、海藻酸盐(ALG)浓度、CaCl2浓度及ALG与TEOS体积比等因素对酶固定化效果的影响,结果表明,较优包埋条件为:p(TEOS)=20g/L,p(ALG)=30g/L,p(CaCl2)=40g/L,V(ALG):V(TEOS)=3:1;由此制备的PDH的ALG-SiO2杂化凝胶保藏60天后酶活仍保持80%,进行批次反应时,反应3批后酶活保持7013%,反应第6批时酶活剩余29.8%.     

N，N′-二正辛基-3，3′-二硫代二丙酰胺的合成

研究了异噻唑啉酮的关键中间体N，N′-ZiE辛基-3，3′-二硫代二丙酰胺的合成。以丙烯酸甲酯为原料，经亲核加成、脱硫精制及酰胺化反应制得目的产物，总收率可达80％。同时详细讨论了反应物配比、反应温度及时间等因素对收率的影响。     

溶胶-凝胶/环氧杂化涂料的应用

溶胶-凝胶/环氧杂化涂料的配方已经进行了研究,杂化涂料具有更强的机械强度(如硬度),更加耐磨蚀。当固化温度提高到80℃,全部研究的杂化涂料都能通过湿性黏结试验,但在室温下固化时仅有部分的杂化涂料通过湿性黏结试验。多数杂化涂料在室温下固化时对水的敏感性问题尚待解决。     

乳化-内部凝胶化工艺制备固定化酵母微胶囊

乳化-内部凝胶化技术可制备粒径可控且分布较均匀的海藻酸钙凝胶微球,其工艺易于放大以实现工业规模生产,因而已被用于蛋白、多肽类药物的缓控释载体和酶的固定化研究。本文提出将乳化-内部凝胶化工艺用于微生物固定化培养的研究,以啤酒酵母S.cerevisiae BY4741为模型,重点考察了乳化-内部凝胶化工艺过程相关参数对微生物活性的影响规律,发现酸是影响其活性的主要因素。因此,从内部凝胶化的原理入手,确定了适合微生物包埋的工艺条件,制备过程中微生物活性可保持77.0%,凝胶微球体积产率93.5%。进而制备载细胞海藻酸钠-壳聚糖微胶囊(AC微胶囊),考察AC微胶囊固定化培养过程中啤酒酵母的生长动力学,结果表明：在细胞增殖过程中,微胶囊形态保持良好,酵母菌的生长动力学明显优于游离培养组。因此,乳化-内部凝胶化工艺有望成为规模化微生物固定化培养和生产的新技术。     

溶胶-凝胶法制备聚丙烯酸酯/纳米TiO2有机-无机杂化材料的研究

以丙烯酸酯单体为原料,采用常规溶液聚合法制备了聚丙烯酸酯溶液,以钛酸正丁酯为前驱体,水解制备纳米二氧化钛溶胶,两者在常温高剪切力下共混,制得聚丙烯酸酯/纳米TiO2有机-无机杂化材料。分别用透射电子显微镜(TEM),原子力显微镜(AFM),双光束紫外-可见分光光度计UV-VIS,热重分析(TGA),拉伸测试研究了纳米溶胶以及杂化材料的性能。结果表明:TiO2在溶胶和杂化材料中都呈纳米级均匀分散,而且杂化材料的光学,热学,力学性能都比纯聚丙烯酸酯有显著的提高。     

溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化材料研究进展

综述了国内外溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化材料的研究进展     

溶胶-凝胶法制备生物活性有机-无机杂化材料的研究进展

已经应用于临床的骨修复材料主要是生物活性陶瓷和金属如钛及其合金制成的生物材料,它们能与生物骨结合但与人体松质骨相比弹性模量高且柔韧性较低.需要研究一种具有与天然生物骨相类似力学性能的生物活性材料.目前已通过溶胶-凝胶法分别用PDMS、明胶、MPS及PTMO与无机系统合成了生物活性的有机-无机杂化材料,材料通过在有机基体中引入Ca2+和特殊的功能化基团如Si-OH等获得生物活性.其今后主要发展方向在于有机成分的引入以达到最佳的柔韧性和力学强度以及作用机理的研究以提高生物活性.     

溶胶-凝胶法制备环氧树脂／SiO2杂化材料的研究

以环氧树脂、正硅酸乙酯（TEOS）、У-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为原料，采用溶胶-凝胶（Sol-Gel）法制备了环氧树脂／SiO2杂化材料。研究了TEOS用量、KH-550用量、温度对环氧树脂/SiO2杂化材料性能的影响。利用透射电镜（TEM）研究了SiO2在杂化材料中的分散状态，利用扫描电镜（SEM）对杂化材料的拉伸断口的微观形貌进行了研究，并用差示扫描量热（DSC）法研究了杂化材料的耐热性能。结果表明，TEOS含量在3％，KH-550含量在2％、反应温度在60℃时，杂化材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度和弯曲强度分别提高了30.1％、53.9％、34.4％、12.5％；生成的SiO2颗粒的平均尺寸为20nm左右；杂化材料玻璃化温度比纯环氧树脂提高20℃以上。     

溶胶-凝胶技术在有机／无机杂化材料制备中的应用

应用溶胶-凝胶法制备有机／无机杂化材料,可根据前驱体的种类和制备方法等对材料微观结构进行裁剪和优化,并可实现材料的功能化。有机／无机杂化材料根据有机相和无机相的比例不同,可分为有机改性陶瓷型杂化材料和陶瓷改性有机物型杂化材料两类。本文综述了应用溶胶-凝胶技术制备有机／无机杂化材料的原理以及应用进展。     

重组甲酸脱氢酶对合成1,3-丙二醇的促进作用

在甘油厌氧发酵生产1,3-丙二醇的过程中,需要消耗还原当量NADH,NADH的有效供给决定了1,3-丙二醇的产量。本文从Candida boidinii基因组DNA中克隆了甲酸脱氢酶基因fdh,利用表达质粒pMAL TM-p2X-fdh转化到1,3-丙二醇生产菌 Klebsiella pneumoniae YMU2中,构建了具有NADH再生系统的重组菌Klebsiella pneumoniae F-1。在5 L发酵罐培养中,F-1合成1,3-丙二醇浓度和产率分别达到了78. 6 g·L-1 和1. 33 g·L-1·h-1,分别比YMU2提高了12. 5% 和41. 2%。根据F-1和YMU2菌株的主要代谢产物的生成情况比较了二者的代谢流分布。     

发酵液中1,3-丙二醇的分离精制工艺

对微生物发酵法制得的含1,3-丙二醇的发酵液进行了分离精制,分离工艺包含脱水、脱醇、除渣、精制等过程,并得到纯度大于99.2%的1,3-丙二醇产品。研究的重点是稀释剂的选取,在分别使用乙醇、正丁醇和正戊醇为稀释剂的情况下,通过对比实验结果表明正丁醇作稀释剂的效果最好。该研究的优点是分离工艺简单、技术成熟,额外引入的试剂少且易回收,发酵液中的结晶沉渣能被有效地分离,克服了精馏时釜液起泡、结块,堵塞管线的问题,可实现连续化操作。     

甘油氢解制备1,2-丙二醇和1,3-丙二醇催化剂研究进展

随着生物质甘油下游综合利用研究的兴起,甘油氢解反应已成为研究热点。甘油氢解反应工艺的关键技术是氢解催化剂,对近年来甘油氢解制备1,2-丙二醇和1,3-丙二醇的催化剂研究进展进行综述。通过分析甘油氢解制备1,2-丙二醇和1,3-丙二醇催化剂的组成和工业应用情况,对未来可能实现工业化的催化剂体系前景进行展望。     

醛脱氢酶基因敲除对克氏肺炎杆菌合成1，3-丙二醇的影响

利用Klebsiella pneumoniae厌氧发酵甘油生产1,3-丙二醇时，一部分甘油通过氧化代谢途径大量合成副产物乙醇，降低了1,3-丙二醇的得率.醛脱氢酶ALDH是乙醇合成途径的关键酶之一，其催化作用不仅消耗了大量甘油，还将还原型辅酶NADH氧化为NAD⁺，降低了同为NADH依赖型的1,3-PD合成途径的效率.本文以醛脱氢酶ALDH为改造目标，以K.pneumoniae为宿主，通过同源重组技术在K.pneumoniae M5aL的ALDH基因中成功地插入了四环素抗性基因，经抗性筛选和基因水平鉴定，得到两株ALDH基因敲除的重组菌0623-1hb及0623-1hc.本文研究了这两株重组菌的生长代谢特性，结果表明两株重组菌的ALDH酶活基本检测不到，菌体生长受到明显抑制，乙醇合成浓度比出发菌株K.pneumoniae M5aL降低了43%～53%，1,3-PD合成浓度及摩尔得率分别提高了27%～42%和19%～24%.     

丁酸梭杆菌VPI 3266甘油脱水酶和1,3-丙二醇氧化还原酶的克隆、表达

对丁酸梭杆菌VPI 3266的1,3-丙二醇代谢途径关键酶甘油脱水酶(DhaB)与1,3-丙二醇氧化还原酶(DhaT)进行了研究。甘油脱水酶基因dhaB全长3315bp,编码两个蛋白亚基,分别为甘油脱水酶的核心酶和脱水酶的再激活酶。前者全长2367bp,编码788个氨基酸,后者全长918bp,编码305个氨基酸。通过构建重组质粒,使其在大肠杆菌中实现了活性表达。1,3-丙二醇氧化还原酶基因dhaT全长1166bp,编码388个氨基酸,属于NADP依赖的离子激活的醇脱氢酶家族III。通过IPTG诱导,在大肠杆菌中实现了高效表达,酶活达到5.2U/mL。并通过Ni亲和柱获得了电泳纯的蛋白。蛋白相对分子质量为4.19×10⁴。该酶的最适反应温度为50℃,最适反应pH值为10.0,在pH值8.5~10.0范围内比较稳定,在45℃保温2h,酶活还残存50%。该酶以1,3-丙二醇为底物,在生理条件下的V_max和K_m分别为29.2U/mg和19.8mmol/L。     

环境友好催化合成环己酮1,3-丙二醇缩酮

以SO42--TiO2/A l2O3固体超强酸催化剂,通过环己酮和1,3-丙二醇的缩合反应,研究合成了环己酮1,3-丙二醇缩酮,较系统地研究了催化剂的活化温度、TiO2的负载量、催化剂用量、反应物配比、带水剂对缩合反应的影响。结果表明,在环己酮和1,3-丙二醇的缩合反应中,SO42--TiO2/A l2O3固体超强酸催化剂具有良好的催化活性和稳定性,催化剂的活化温度为500℃,TiO2的负载量为10%;n(环己酮)∶n(1,3-丙二醇)=1∶1.2,催化剂的用量1.0g,甲苯为带水剂,反应时间1.5 h。在最佳条件下,缩酮的产率可达99.1%,产品纯度为99.6%。     

疏水硅沸石吸附1,3-丙二醇的研究

FX-Ⅱ型沸石对1,3-丙二醇单组分溶液中1,3-丙二醇的静态饱和吸附量达到121.1 mg/g;在1,3-丙二醇和甘油的混合溶液中,研究了甘油质量浓度、吸附时间、吸附温度和盐离子质量浓度对1,3-丙二醇吸附的影响,实验结果表明高的甘油质量浓度对1,3-丙二醇吸附影响较大,吸附时间为14 h时1,3-丙二醇吸附达到平衡,低温及低盐离子质量浓度有利于1,3-丙二醇吸附;对实际发酵液的静态吸附结果表明,增大发酵液pH值可以减少有机酸对1,3-丙二醇的竞争吸附;pH值为7时,1,3-丙二醇吸附量达到102.5 mg/g;筛选了与吸附剂相关的脱附剂,用体积分数50%的乙醇解吸,解吸率达到86%。在此基础上初步研究了沸石对发酵液中1,3-丙二醇的动态吸附,1,3-丙二醇解吸率为82%。与传统的蒸馏法相比,沸石吸附法工艺简单,具有较大的研究和应用前景。     

环氧乙烷羰基合成1,3-丙二醇研究进展

综述了近年来环氧乙烷羰基化法合成1,3-丙二醇的研究进展,介绍了氢甲酰化法和氢酯基化法2条工艺路线及其金属催化体系,认为以环氧乙烷羰基化法为发展重点,进一步开发新型双金属非膦配体高活性低成本催化体系对我国未来1,3-丙二醇的工业应用具有现实意义。     

发酵液中1,3-丙二醇分离提取的研究进展

1,3-丙二醇是合成聚乳酸的主要原料,以甘油为底物的生物法制备1,3-丙二醇是以绿色化学为特征的技术。但1,3-丙二醇极性很强、微生物发酵液成分较复杂,产品收率偏低,质量难符合制备高性能聚对苯二甲酸丙二醇酯的要求,故1,3-丙二醇的分离提纯成为了生物法合成技术的关键。对于1,3-丙二醇发酵液,提纯过程包括发酵液预处理、脱盐和浓缩提纯。本文讨论了用于1,3-丙二醇提纯的主要技术,包括采用离心、过滤、絮凝脱大分子物质,用离子交换、电渗析、双水相萃取或有机溶剂沉淀等方法脱盐类,及通过精馏、萃取、吸附对发酵液浓缩提纯,或是以上某几个分离工艺的组合。提出整个分离工艺仍存在很多问题,对各工艺路线不断进行优化,开发新的经济高效的分离提取工艺路线,是目前实现规模化生物法生产1,3-丙二醇的技术重点。