生物酶法合成(S)-2-氨基-1-丁醇的研究

以粪产碱杆菌来源的青霉素G酰化酶为催化剂,酶法拆分苯乙酰消旋底物转化生成(S)-2-氨基-1-丁醇。通过对催化过程中加酶量、底物浓度、反应温度、pH进行优化,确定最适酶催化条件是pH 9.0,40℃,底物浓度100 mmol/L,酶量2 U/mL,反应体积80 mL。在最适反应条件下,当消旋底物转化率达40%时终止反应可获得较高的产物光学纯度(ee>99%)。     

金黄节杆菌CYC705腈水解酶催化亚氨基二乙酸合成的研究

将金黄节杆菌CYC705(Arthrobacter aurescens CYC705) 腈水解酶用于生物催化合成亚氨基二乙酸(IDA),从生物催化剂的形式、生物催化反应过程优化和反应体系放大三个方面进行了考察。在氨基载体固定化酶、环氧基载体固定化酶、海藻酸钠固定化细胞、壳聚糖固定化细胞和游离全细胞几种生物催化剂形式中,壳聚糖固定化细胞催化效率最高、稳定性最好。通过反应体系、反应温度、金属离子、底物浓度、固定化细胞投量等因素的优化,确定了最佳的生物催化反应条件：以50 mmol/L pH=6.6的磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液作为反应体系,底物亚氨基二乙腈(IDAN)的浓度为200 mmol/L,添加CoCl2至终浓度为1 mmol/L,反应温度37 ˚C,固定化细胞投量为0.25 g每5 mL反应体积。在此条件下,反应2h可将IDAN完全转化为IDA。进一步将反应体系放大10倍,催化200 mmol/L的IDAN完全转化为IDA仅需1h。     

金黄节杆菌CYC705腈水解酶催化亚氨基二乙酸的合成

将金黄节杆菌CYC705(Arthrobacter aurescens CYC705)腈水解酶用于生物催化合成亚氨基二乙酸(IDA),从生物催化剂的形式、生物催化反应过程优化和反应体系放大3个方面进行了考察。在氨基载体固定化酶、环氧基载体固定化酶、海藻酸钠固定化细胞、壳聚糖固定化细胞和游离全细胞几种生物催化剂形式中,壳聚糖固定化细胞催化效率最高、稳定性最好。通过反应体系、反应温度、金属离子、底物浓度、固定化细胞投量等因素的优化,确定了最佳的生物催化反应条件:以50 mmol/L p H=6.6磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液作为反应体系,底物亚氨基二乙腈(IDAN)的浓度为200 mmol/L,添加Co Cl2至终浓度为1 mmol/L,反应温度37℃,固定化细胞投量为0.25 g每5 m L反应体积。在该条件下,反应2 h可将IDAN完全转化为IDA。进一步将反应体系放大10倍,催化200 mmol/L的IDAN完全转化为IDA仅需1 h。     

辣根过氧化物酶降解苯酚废水催化特性研究

采用辣根过氧化物酶催化降解苯酚,研究了辣根过氧化物酶浓度、pH值、反应温度对苯酚去除率的影响。结果表明,辣根过氧化物酶生物催化体系对苯酚有良好的降解效果。当温度为30℃,pH值为6时,在苯酚、H2O2、辣根过氧化物酶浓度分别为1 mmol/L,1.2 mmol/L,0.5μg/mL条件下,反应25 min,可以获得70%左右的苯酚去除率。利用双倒数作图法测定了不同酶浓度的催化动力学参数,动力学参数Kcat,Kcat/Km表明,苯酚的去除率和催化反应速率随着酶浓度的增加而增大;辣根过氧化物酶的催化效率与催化体系中酶和底物浓度有关,过高的底物浓度会降低酶的催化效率。     

双酶连续催化生物合成D-丙氨酸

建立了天冬氨酸消旋酶和D-氨基酸转氨酶双酶连续催化制备D-丙氨酸的方法。利用天冬氨酸消旋酶全细胞催化L-天冬氨酸消旋得到DL-天冬氨酸,离心去除天冬氨酸消旋酶全细胞后升温灭活残留的游离天冬氨酸消旋酶,再加入经镍柱亲和纯化的D-氨基酸转氨酶酶液,催化D-天冬氨酸(D-Asp)和丙酮酸(PA)经转氨反应生成D-丙氨酸。经单因素实验得到天冬氨酸消旋酶最佳催化条件为:反应温度40℃,0.2 mol/L磷酸钾缓冲溶液(pH=7.0),底物L-天冬氨酸质量浓度为100 g/L。D-氨基酸转氨酶最佳催化条件为:反应温度42℃,0.2 mol/L磷酸钾缓冲液(pH=7.0),4 mmol/L磷酸吡哆醛,DL-天冬氨酸质量浓度为50 g/L,底物n(PA)∶n(D-Asp)=1∶10。转化产物经等电点结晶和阳离子树脂分离得到D-丙氨酸。在该条件下,D-天冬氨酸转化率达94%,D-丙氨酸收率为84%,对映体过量值(ee值)=98%。     

葡糖酸苷酶生产菌株的筛选及其酶学特性的研究

以生物合成单葡糖苷酸基甘草次酸为目的,建立了一种合成单葡糖苷酸基甘草次酸生物催化剂的筛选方法,并筛选到一株青霉菌属真菌,表达的葡糖酸苷酶具有高度底物特异性,能定向水解甘草酸生成单葡糖苷酸基甘草次酸,且研究了其酶学特质.结果表明:该催化反应的活化能E0为116.072 kJ·mol-1,反应动力学常数Km为0.328 mmol·L-1,最大反应速度Vmax为3.53×10-3 mmol·L-1·min-1.催化体系的最适反应温度为50℃,最适反应pH为4.2.该催化剂在45℃以下较稳定,pH稳定性维持在4.6～5.8,Mg2 对催化活力有一定促进作用,而Cu2 、Fe2 、Fe3、Ag 有较大抑制作用.     

玫瑰产红链霉菌P450酶体外合成16α-羟基泼尼松龙

摘要：以泼尼松龙为原料，利用玫瑰产红链霉菌（Streptomyces roseochromogenes）SIIA-1902的胞内细胞色素P450s通过电子转移配偶体（玫瑰氧还蛋白和玫瑰红素氧还蛋白）将泼尼松龙转化为16α-羟基泼尼松龙。结果表明，P450s可以利用过氧化物以“过氧化物分流”途径完成该转化过程，从而取代天然氧还原途径。经硫酸铵沉淀法浓缩后的P450s酶液在1.0 mmol/LNaIO4的支持下发生过氧化物分流反应，16α-羟基泼尼松龙的产量为23.3 mg/L，泼尼松龙转化率为12.9%；在1.0 mmol/L H2O2的支持下，产量升高到45.3 mg/L，泼尼松龙转化率提高到25.1%。对过氧化物分流反应条件进行了进一步优化。当泼尼松龙浓度为0.5 mmol/L，羟丙基环糊精的质量浓度为0.2mg/mL，n(泼尼松龙)∶n(过氧化氢)=1∶3时，在pH 7.2，30℃下反应24 h，16α-羟基泼尼松龙的产量为64.3 mg/L，泼尼松龙转化率为35.7%。 关键词：P450s；泼尼松龙；过氧化物分流反应     

马铃薯过氧化物酶催化氧化快速降解双酚A

通过构建双水相萃取体系,从马铃薯淀粉加工废水中萃取过氧化物酶,再经透析、冻干得马铃薯过氧化物酶固体酶粉,用于催化H_2O_2快速降解双酚A(BPA)。结果表明,在室温,pH为6,200 U/mL马铃薯过氧化物酶催化1.0 mmol/L H_2O_2氧化初始浓度为0.8 mmol/L BPA的条件下,反应10 min后,BPA的降解率可达99%以上,对于修复水体具有极大的潜在应用价值。     

麦芽根中5′-磷酸二酯酶的分离提纯及其固定化

从麦芽根中分离得到了5′-磷酸二酯酶,采用戊二醛为交联剂,将该酶固定到壳聚糖上,用于酵母RNA的催化水解,以制备5′-核苷酸.研究了酶固定化反应的影响因素,在最适条件下,酶活回收率可达53.6%.进一步研究了固定化5′-磷酸二酯酶的酶学性质,测得固定化酶的米氏常数Km为15.38 mg/mL(以RNA为底物),固定化酶催化水解RNA的最适温度为75℃,最适pH值为5.5,实验发现固定化5′-磷酸二酯酶具有更好的耐热性和更高的纯度.     

化学酶法合成光学纯(S)-1,2,3,4-四氢喹啉-3-羧酸的研究

采用化学酶法以消旋体苯丙氨酸和多聚甲醛为起始原料,用氢溴酸作为催化剂,经Pictet Spengler反应、酯化、脂酶催化水解等过程合成了光学纯的(S)-1,2,3,4-四氢喹啉-3-羧酸(Tic)。对Pictet Spengler反应和脂酶催化水解进行了工艺优化。Pictet Spengler反应的最佳条件是:n(苯丙氨酸)∶n(多聚甲醛)∶n(HBr)=1∶1 4∶8 8(HBr使用其40%质量分数的水溶液),反应温度为60℃,消旋体Tic收率为87 1%。脂酶催化水解的最适宜条件是反应温度为30℃,酶和底物的质量比为0 2,pH值为7 5,可得到光学收率e.e%>99%、化学收率49.1%的(S)-Tic。     

醋酸钯/酞菁铁催化氧化环戊烯合成环戊酮的研究

在乙腈的酸性水溶液中 ,考察了 Pd Ac2 (醋酸钯 ) /Fe Pc(酞菁铁 )催化氧化环戊烯合成环戊酮的催化活性 ,讨论了影响该反应活性的因素及其反应机理。实验结果表明 ,该催化体系对环戊烯的羰基化显示出较高的催化活性 ,反应 1 0 min,反应的平均吸氧速率为 4.2 5× 1 0 -2 mmol/min,环戊酮的收率可达 83%。在乙醇的酸性水溶液中 ,Pd Ac2 /BQ(苯醌 ) /Fe Pc催化环戊烯氧化合成环戊酮的活性高于 Pd Ac2 /Fe Pc的活性 ,反应的平均吸氧速率分别为 1 .45× 1 0 -2 mmol/min,9.0×1 0 -3 mmol/mi     

生物酶催化芳香族化合物的羟化反应

在氧化还原反应中,单加氧酶有两种基本活性:将氧原子插入芳香族化合物中和完成电子从化合物到氧气的转移,为了降低反应中底物和辅酶不断消耗对酶活性的影响,反应中还需不断补充这两种物质。过氧化物酶和漆酶,它们也可以催化芳香族化合物的羟化反应,但是两者在与单加氧酶相比在酶活性部位金属种类、还原性辅酶种类、最终氧化产物以及每步反应电子传递数目上有所差别[1]。目前,学术界研究多拘于氧化还原酶、过氧化物酶和漆酶的单独研究,本文旨在现有研究上进行归纳总结,给出三种酶在催化羟化反应中的结构变化和作用机制。     

邻苯二酚在水相胶束中的酶促聚合

在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的水相胶束体系中,利用漆酶催化聚合邻苯二酚。探讨了反应体系的温度、pH、底物摩尔比以及邻苯二酚浓度对聚合反应的影响。通过FTIR、GPC、DSC和TGA对产物进行表征。结果表明:漆酶催化邻苯二酚聚合的最适条件为温度40℃,pH=5.5、邻苯二酚浓度为5 mmol/L、SDBS与邻苯二酚摩尔比为2∶1。聚合产物相对分子质量(简称分子量,下同)约为810,热分析表明,聚合物玻璃化转变温度为95℃。     

负载型聚苯乙烯催化剂的设计及催化性能研究

以绿色化学为目的,设计并合成了聚苯乙烯负载的Co(salen)催化剂,对催化剂进行表征与分析,并研究了其对2,3,6-三甲基苯酚(TMP)的催化氧化活性。结果表明:催化剂对2,3,6-TMP的催化氧化反应具有良好的催化效果,在最佳实验条件:底物TMP用量为0.2 mmol(27.2 mg)、催化剂用量为20 mg、甲醇作为溶剂,24 h后反应的转化率和选择性分别为89.5%及92.5%。且循环使用3次后催化剂仍能保持高效的催化活性,反应的转化率与选择性分别为85.2%和90.3%。     

卤盐离子液体/氧气催化芳硫酚与异色满反应

以1-羧乙基-3-甲基咪唑氯（[COOH-EtMIm][Cl]）/O2体系催化异色满与取代苯硫酚发生脱氢偶联反应,合成了1-(取代苯硫酚)异色满。通过单因素实验对反应影响因素进行筛选,得到最佳反应条件为：4-甲基苯硫酚（128 mg, 0.5 mmol）、异色满（134 mg, 1.0 mmol）、[COOH-EtMIm][Cl]（95 mg, 0.5 mmol）、氧气（0.1 MPa）、反应温度120 ℃、反应时间12 h。在该条件下,催化剂可重复使用4次,实现了1-(4-甲基苯硫酚)异色满克级合成,底物拓展后得到12种1-(取代苯硫酚)异色满,产率为52%~96%。并提出了[COOH-EtMIm][Cl]阴阳离子通过氢键分别活化苯硫酚与异色满,经O2氧化,脱氢得到1-(取代苯硫酚)异色满的反应机理。     

卤盐离子液体/氧气催化芳硫酚与异色满反应

以1-羧乙基-3-甲基咪唑氯（[COOH-EtMIm][Cl]）/O2体系催化异色满与取代苯硫酚发生脱氢偶联反应,合成了1-(取代苯硫酚)异色满。通过单因素实验对反应影响因素进行筛选,得到最佳反应条件为：4-甲基苯硫酚（128 mg, 0.5 mmol）、异色满（134 mg, 1.0 mmol）、[COOH-EtMIm][Cl]（95 mg, 0.5 mmol）、氧气（0.1 MPa）、反应温度120 ℃、反应时间12 h。在该条件下,催化剂可重复使用4次,实现了1-(4-甲基苯硫酚)异色满克级合成,底物拓展后得到12种1-(取代苯硫酚)异色满,产率为52%~96%。并提出了[COOH-EtMIm][Cl]阴阳离子通过氢键分别活化苯硫酚与异色满,经O2氧化,脱氢得到1-(取代苯硫酚)异色满的反应机理。     

酵母细胞不对称还原4-氯苯乙酮合成相应手性醇

以4-氯苯乙酮(C l-ACP)为苯环上含卤素的芳香酮的模型底物,研究了活性酵母细胞在水相体系中催化该类芳香酮不对称还原合成相应手性醇的反应特性。结果表明,酵母细胞可催化C l-ACP的不对称还原反应,产物为S-型的4-氯-α-苯乙醇(C l-PEA),反应的立体选择性很高,S-C l-PEA的e.e.值可达到99%左右。较合适的反应条件为:反应60 h,底物浓度低于20 mmol/L,体系的pH为6~8,温度为30℃左右,酵母细胞用量为20 g/L左右,以质量浓度为20 g/L的葡萄糖为辅助底物。产物得率可达到33%。同时发现酵母细胞可以选择性地氧化外消旋C l-PEA中的S-型醇为C l-ACP。     

基于响应面法优化以ABTS为底物的漆酶测定方法及其应用

为探索一种最佳的漆酶酶活力测定反应体系条件,从而确定更为准确的酶活力测定方法,以漆酶标品为研究对象,以2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)为底物,采用分光光度法确定漆酶标品稀释倍数与ΔOD值之间的线性关系以及最佳酶促反应时间,选取酶活力测定反应体系中的缓冲液浓度、pH值以及ABTS浓度作为影响因素进行单因素优化,以所测定漆酶酶活力为响应值进行响应面优化与评估。结果表明,漆酶标品稀释倍数在30～80之间与吸光度变化值线性关系良好,酶促反应中最佳酶活力测定时间为起始3 min。反应体系中当醋酸-醋酸钠缓冲液浓度为50 mmol/L、pH 4.0、底物ABTS浓度为1 mmol/L时,所测得漆酶标品酶活力最为接近真实值,为1 040.49 U/g。将优化好的反应条件应用于生产漆酶微生物的酶活力检测中,从而确定菌株的产酶性能,所优化的方法在测定微生物产酶活性方面十分稳定,具有可行性。     

静电纺丝制备苯乙烯马来酸酐共聚物纳米纤维及其固定化b-D-半乳糖苷酶

采用静电纺丝技术制备苯乙烯-马来酸酐共聚物纳米纤维,最佳电纺条件为：聚合物浓度0.35 g/mL、针尖到接收板距离25 cm、电纺液流量250 mL/h、电压21 kV. 该条件下获得了直径约300 nm且分布均一的纳米纤维. 利用该纳米纤维固定b-D-半乳糖苷酶,固定化反应的最适pH值为4.0,此时酶负载量为(15.1±0.5) mg/g. 固定化酶催化2-硝基苯酚-b-D-半乳吡喃糖苷水解反应的米氏常数Km=2.7 mmol/L,略大于游离酶的Km值(2.2 mmol/L);最大反应速率Vmax为97.2 mmol/(min×mg),为游离酶的47.8%. 固定化酶在37℃下重复操作21次后活性损失仅为15%. 在连续搅拌式反应器中将固定化酶用于催化乳糖的水解反应,连续使用17 d仍能稳定运行.     

辅酶自循环的氧化还原级联体系在生物催化过程中的应用：机遇与挑战

氧化还原酶是生物催化过程中应用最为广泛的一类酶，其可以在温和条件下高选择性进行催化，在化工、医药、农业等领域发挥着重要作用。大部分氧化还原酶催化的反应需要烟酰胺辅因子参与。烟酰胺辅因子价格昂贵，大量外源添加会加重成本，无法满足工业生产的要求，因此开发高效经济的辅因子再生策略对氧化还原酶的工业应用具有重要意义。在常用的辅因子再生方法中，酶法因其高效绿色的特点得到了广泛的应用。其中，辅酶自循环的氧化还原级联体系是一种特殊的酶法再生烟酰胺辅因子策略，它能结合多酶级联催化，在不添加任何共底物的情况下，完成烟酰胺辅因子内部的自给自足循环再生。相比其他酶法再生策略，其具有副产物少、原子经济性高等突出优势。本文按照酶促反应进行的顺序将辅酶自循环的氧化还原级联体系分为四大类进行讨论，并以醇/醛脱氢酶为基础，综述了该体系应用于生物催化过程的机遇与挑战，为进一步开发更高效的辅酶自循环的氧化还原级联体系提供思路。