Rhodococcus sp. SHZ-1腈水合酶的诱导表达和稳定性研究

Inducing expression and the reaction characteristic of nitrile hydratase (NHase) from Rhodococcus sp.SHZ-1 were investigated. The results showed that the expression of NHase was greatly enhanced with the cooperation of acrylonitrile and ammonium chloride as inducer in the medium and the specific activity of NHase was increased of 44%. Then the temperature, pH, concentration of acrylonitrile and acrylamide were evaluated, which affected the activity and reaction characteristic of NHase. It was found that the temperature and concentration of acrylamide were the most important factors for the catalyzation of NHase. The optimal catalysis temperature of NHase from Rhodococcus sp. SHZ-1 was 30℃, and the activation energy of the hydration of NHase was 90.2kJ·mol-1 in the temperature range from 5℃ to 30℃. Km of NHase was 0.095mol.L-1 using acrylonitrile(AN)as substrate, and NHase activity was inhibited seriously when acrylonitrile concentration was up to 40g·L-1, the substrate inhibition constant Ki is 0.283mol·L-1. Moreover, the NHase from Rhodococcus sp. SHZ-1 had very strong tolerance to acrylamide, in which the final concentration of acrylamide reached to 642g·L-1 and the residual activity of NHase still maintained 8.6% of the initial enzyme activity.     

腈水合酶催化剂应用技术研究进展

对生物转化法生产丙烯酰胺的生物催化剂———腈水合酶的应用技术进行了总结,包括细胞的利用形式和生物反应器,并对本产业的发展方向提出一些参考意见。     

腈水合酶催化反应液电导率控制研究

通过丁烯酰胺定向选择,获得产腈水合酶菌株,将其应用于丙烯腈水合反应,能显著降低丙烯酸产量,将反应液的电导率控制在500μS.cm-1以下。     

腈水合酶的发酵研究

Nocardh sp163#在含有脲和钴的培养基中发酵生产腈水合酶,可以催化丙烯腈水合为丙烯酰胺。调节培养条件使发酵液的酶活力达到815万u／ml。温度28—30℃,反应体系呈中性酶活性很高并且稳定。     

生物法生产丙烯酰胺过程中腈水合酶的抑制和失活

为改进生物法生产丙烯酰胺工艺,研究了腈水合酶催化丙烯腈水合生产丙烯酰胺过程中影响腈水合酶反应速率和酶失活的因素. 实验证明,水合过程中体系pH值的变化基本不影响酶反应速率;底物丙烯腈的浓度低于10 g/L时,酶反应速率与底物浓度成正比,大于75 g/L后,对酶有抑制作用;产物丙烯酰胺显著抑制腈水合酶的活性;菌体细胞内可能存在可以稳定腈水合酶的物质,胞内的腈水合酶在40℃下的半衰期可以达到59.9 h;丙烯酰胺与温度的协同作用是腈水合酶失活的重要原因.     

Nocardia sp.腈水合酶的纯化过程研究

对Nocardiasp.高活力腈水合酶进行了纯化研究。在细胞破碎中,超声时间对腈水合酶比酶活存在一个最优值,超声时间为20.00min时得到的比酶活最高。在离子交换层析过程中,采用DEAE-Sepharose作为层析介质,分别对平衡缓冲液pH、离子强度和线性梯度洗脱体积进行了优化。结果表明,采用pH7.20、50mmolL-1的Na2HPO4-NaH2PO4溶液作为平衡缓冲液,0.00~1.00molL-1的NaCl线性梯度洗脱,洗脱体积为20~25倍柱体积,此条件下腈水合酶的纯化倍数和酶活收率较佳。以Phenyl-SepharoseFF为层析介质研究了疏水层析精制腈水合酶的工艺过程,采用两步层析优化方法纯化出的Nocardiasp.腈水合酶比酶活达到2648.0U穖g-1,酶活收率为40.84%,用SDS-PAGE检测其纯度为99.00%以上。Nocardiasp.腈水合酶的两个亚基分子量分别为22.90kDa和27.38kDa。     

Rhodococcus boritolerans FW815腈水合酶分离纯化及其酶学性质研究

Rhodococcus boritolerans FW815具有高效水合2,2-二甲基环丙甲腈活性,利用蛋白质柱层析技术从中分离得到R.boritolerans FW815腈水合酶。实验结果表明,该腈水合酶分子量为40 kDa,由大小分别为24 kDa、22 kDa两种亚基构成。R.boritolerans FW815腈水合酶最适作用温度为37℃,最适作用pH值7.0。Cu2+、Zn2+、Ni2+等金属离子及EDTA对该腈水合酶有较强的抑制作用。除2,2-二甲基环丙甲腈、2-氨基-2,3-二甲基丁腈之外,R.boritolerans FW815腈水合酶对2-氧代-1-吡咯烷基丁腈、丙烯腈、2-氨基-4-甲硫基丁腈也表现出腈水合酶活性。     

微生物法生产丙烯酰胺的生物催化剂——腈水合酶研究进展

回顾了近年来国内外在微生物法生产丙烯酰胺的生物催化剂腈水合酶的结构、催化机理、光活性、热稳定性等方面的研究进展 .腈水合酶的活性部位含有螯合的金属离子作为辅助因子 ;结合金属离子的活性中心在腈水合酶的催化反应中起着重要的作用 ;其中铁型腈水合酶具有光活性 ,其活性是通过NO调节的 :在非活性腈水合酶的铁中心上连有一个内生的NO分子 ,在光的作用下 ,NO释放出来 ,使酶的活性恢复 .进一步探讨了温度对不同菌株酶活稳定性以及氨基化合物等因素对酶活性的影响 ,并对研究的发展方向提出了一些设想     

产腈水合酶菌株的驯化研究

以Nocardia sp. LNSY0611为出发菌株,通过逐渐增加培养基中丙烯腈的浓度重复继代培养,得到一株酶活为72.5 U·mg-1的腈水合酶高活力菌株Nocardia sp. LNSY0611XH,酶活比出发菌株提高了15倍.初步确定驯化最优条件为:葡萄糖20 g·L-1、诱导剂脲0.06 g·L-1、Co2 0.3 g·L-1、丙烯酰胺10%、温度30℃及pH 7.在此条件下,腈水合酶可高效表达.     

极端条件驯化法提高腈水合酶产生菌的丙烯酰胺耐受性

为了提高产腈水合酶的菌体Nocardia sp.对催化产物丙烯酰胺的耐受性,利用极端条件改造了现有的丙烯酰胺生产菌株RS,通过向发酵液间歇加入丙烯腈催化生成丙烯酰胺,为菌体制造出一个极端环境,使菌体在生长催化过程中逐渐适应高浓度丙烯酰胺,强化其丙烯酰胺耐受性,驯化得到了RS-1菌株. 研究了驯化过程中菌体存活率、比死亡速率和腈水合酶活性随丙烯酰胺浓度的变化. 在不同的丙烯酰胺初始浓度(0~400 g/L)下比较了两菌株的丙烯酰胺耐受性,RS-1菌体催化丙烯腈水合的速率都大于RS菌体,平均提高30.8%;而且RS-1菌株的胞内腈水合酶也具有较好的丙烯酰胺耐受性. 在相同的水合条件下,RS-1菌株催化所得的丙烯酰胺终浓度和丙烯腈转化率分别为587.1 g/L和99.97%,都明显优于RS菌株的水合结果. 在进一步的水合实验中,RS-1菌株催化所得的丙烯酰胺终浓度达到了641.4 g/L.     

均相催化水合法合成乙二醇动力学研究

在反应温度为45～75℃,NY 健化剂浓度为0.093mol/L,水比为6～10的反应条件下,对均相催化水合法合成乙二醇动力学进行了研究。测定了反应速率常数及反应过程中溶液 pH 值的变化。依据实验结果,提出了反应机理,建立了反应动力学方程,并利用 Levenberg-Marquardt 方法回归了动力学参数。研究结果表明:在 NY 催化剂存在下,均相催化水合法合成乙二醇反应对环氧乙烷浓度是一级反应,其表观活化能为71113.8 J/mol 和指前因子3.05×10~9 min~(-1)。相对直接水合法而言,NY 催化剂降低了反应的活化能,大大提高了反应速度。     

酶催化剂的固定化研究及其在催化反应中的应用

酶催化剂具有高效性,多样性,底物专一性,区域选择性、化学选择性、对映选择性以及反应条件温和的特点。而酶的固定化后除了保持原有的特点外,易与反应物和产物分离,可回收重复使用,降低生产成本。本文对酶催化剂的固定化方法以及在有机催化反应中的应用作了部分简述。并对固定化方法进行了比较和评价。     

酶的固定化及化学修饰

综述了酶的固定化与化学修饰方法 ,对改善酶在工业应用时的各种性质 ,使酶制剂实现大规模工业应用具有积极的意义。     

环氧乙烷催化水合制乙二醇工艺放大研究

以环氧乙烷催化水合制乙二醇小试研究所开发出的一系列环氧乙烷均相催化剂和相应的工艺流程为基础,进行放大试验,考察催化剂的放大性能,进一步完善工艺技术。通过放大试验进一步验证了小试试验结果的正确性,并对生产工艺的最优化条件进行了筛选和确定,为下一步进行工业化生产奠定了坚实的基础。     

用于酶固定化的高分子载体材料研究进展

固定化酶是一种高效、高选择性和反应条件温和的生物催化剂。近年来,高分子材料作为酶固定化载体的研究越来越受到重视,相关的研究报道很多。对近十多年来用于固定化酶的高分子载体材料以及它们的优缺点进行了综述,并对用于酶固定化高分子载体材料的发展前景作了展望。     

氢氧根钌配合物的合成及其对乙腈的催化水化研究

利用三乙胺对配合物[TpRu(PPh3)2(H2O)]BF4脱质子化合成了氢氧根钌配合物TpRu(PPh3)2(OH),并研究了TpRu(PPh3)2(OH)催化水化乙腈的反应.机理研究表明,催化循环的关键中间体为氧配位的酰亚胺配合物TpRu(PPh3)(CH3CN)(OCMe=NH),经过生成TpRu(PPh3)(κ2-N,O-NH=CMeN=CMeO)、水亲核进攻开环生成TpRu(PPh3)(NH=C(OH)Me)(OCMe=NH)、乙腈取代其NH=C(OH)Me配体产生乙酰胺、同时生成TpRu(PPh3)(CH3CN)(OCMe=NH)完成催化循环.     

环氧乙烷催化水合法制乙二醇催化剂研究进展

介绍了国内外对环氧乙烷催化水合法制备乙二醇的催化剂研究进展情况,并对催化剂的应用状况进行了分析。     

环氧乙烷催化水合制乙二醇催化剂研究进展

介绍了国内外对环氧乙烷催化水合法制备乙二醇的催化剂研究进展情况,评述了各催化剂的特点．并对应用状况进行了分析。认为环氧乙烷催化水合法制乙二醇必将代替非催化水合法,而技术的关键是催化剂的开发。     

催化水合法合成乙二醇工艺条件的分析与优化

针对直接水俣法生产乙二醇（EG）设备大、能耗高的状况，采用催化水合法合成乙二醇。从提高该反应的转化率与选择性出发，通过设计正交试验，并用对结果进行统计分析，找出主要影响因素并优化了反应条件。     

Potential of Different Enzyme Immobilization Strategies to Improve Enzyme Performance

Enzyme biocatalysis plays a very relevant role in the development of many chemical industries, e.g., energy, food or fine chemistry. To achieve this goal, enzyme immobilization is a usual pre‐requisite as a solution to get reusable biocatalysts and thus decrease the price of this relatively expensive compound. However, a proper immobilization technique may permit far more than to get a reusable enzyme; it may be used to improve enzyme performance by improving some enzyme limitations: enzyme purity, stability (including the possibility of enzyme reactivation), activity, specificity, selectivity, or inhibitions. Among the diverse immobilization techniques, the use of pre‐existing supports to immobilize enzymes (via covalent or physical coupling) and the immobilization without supports [enzyme crosslinked aggregates (CLEAs) or crystals (CLECs)] are the most used or promising ones. This paper intends to give the advantages and disadvantages of the different existing immobilization strategies to solve the different aforementioned enzyme limitations. Moreover, the use of nanoparticles as immobilization supports is achieving an increasing importance, as the nanoparticles versatility increases and becomes more accessible to the researchers. We will also discuss here some of the advantages and drawbacks of these non porous supports compared to conventional porous supports. Although there are no universal optimal solutions for all cases, we will try to give some advice to select the optimal strategy for each particular enzyme and process, considering the enzyme properties, nature of the process and of the substrate. In some occasions the selection will be compulsory, for example due to the nature of the substrate. In other cases the optimal biocatalyst may depend on the company requirements (e.g., volumetric activity, enzyme stability, etc).