固定化假单胞菌脂肪酶催化(R,S)-3-羟基丁酸乙酯转酯化拆分

设计制备出比表面积290.6 m2/g、平均孔径和孔体积16.5 nm和1.66 cm3的功能化介孔载体G-NH2-MCF,G-NH2-MCF共价结合假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas sp Lipase,PSL),获得了固定化酶PSL/G-NH2-MCF。在甲苯溶剂中,乙酸乙烯酯作酰化剂,固定化酶PSL/G-NH2-MCF催化(R,S)-3-羟基丁酸乙酯的转酯化拆分反应,转化率为15.6%,(S)-3-羟基丁酸乙酯的对映体过量值(eeS)为17.8%,(R)-3-乙酸基丁酸乙酯对映体过量值(eeP)为96.2%,对映选择性参数E为61;而在相同条件下,使用游离酶PSL催化拆分反应,转化率、eeS、eeP和E值分别为2.16%,1.95%,88.2%和16,PSL经G-NH2-MCF固定化后催化性能得到明显提高。同时研究了固定化酶PSL/GNH2-MCF催化(R,S)-3-羟基丁酸乙酯转酯拆分的反应条件对转化率和对映选择性的影响规律。     

固定化假单胞菌脂肪酶催化(R,S)-3-羟基丁酸乙酯转酯化拆分

设计制备出比表面积290.6 m2/g、平均孔径和孔体积16.5 nm和1.66 cm3的功能化介孔载体G-NH2-MCF,G-NH2-MCF共价结合假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas sp Lipase,PSL),获得了固定化酶PSL/G-NH2-MCF。在甲苯溶剂中,乙酸乙烯酯作酰化剂,固定化酶PSL/G-NH2-MCF催化(R,S)-3-羟基丁酸乙酯的转酯化拆分反应,转化率为15.6%,(S)-3-羟基丁酸乙酯的对映体过量值(eeS)为17.8%,(R)-3-乙酸基丁酸乙酯对映体过量值(eeP)为96.2%,对映选择性参数E为61;而在相同条件下,使用游离酶PSL催化拆分反应,转化率、eeS、eeP和E值分别为2.16%,1.95%,88.2%和16,PSL经G-NH2-MCF固定化后催化性能得到明显提高。同时研究了固定化酶PSL/GNH2-MCF催化(R,S)-3-羟基丁酸乙酯转酯拆分的反应条件对转化率和对映选择性的影响规律。     

煤基活性炭固定化脂肪酶制备手性苯乙醇

在有机溶剂中制备高选择性固定化脂肪酶是获得高对映体纯度的手性药物中间体的关键步骤.探讨了不同类型的活性炭作为固定化酶载体,应用于拆分手性1-苯乙醇反应,用N2吸附法和扫描电镜表征了活性炭载体.以固定化酶催化拆分(R,S)-1-苯乙醇为典型反应,研究了用不同活性炭为载体制备的催化剂的催化活性以及反应效果随反应时间的变化规律.结果表明,以微孔活性炭作载体制备的固定化酶催化活性最好,当反应时间达到12.8h时,转化率达到最大理论转化率50%.     

类红球细菌羧酸酯酶催化1-苯乙醇的转酯反应研究

以来源于类红球细菌(Rhodobacter sphaeroides)的羧酸酯酶RspE为催化剂,首次探讨了它在有机溶剂中的催化特性,并在研究中将1-苯乙醇与乙酸乙烯酯的转酯反应作为模型反应。比较5种不同有机溶剂以及4个不同温度对酯酶RspE催化反应的影响,发现在45oC乙腈作为溶剂时酶的催化活性最高。而在酶的稳定性研究中,发现酯酶RspE在有机溶剂中暴露4天后,催化转酯反应进行两天的保留活性为58.3%,表明有机溶剂中的长时间暴露使得酯酶的催化活性有损失。在最适条件下反应6天后的结果显示,转化率达到了47.9%,而对映体选择性值达到了64,表明该羧酸酯酶对1-R-苯乙醇具有良好的手性选择性。经本实验研究发现,类红球细菌羧酸酯酶RspE在有机溶剂中能够有选择性地催化1-苯乙醇转酯反应的进行,表明该酯酶不但可以在水相中催化水解反应的进行,还可以作为一种新的生物催化剂应用于有机相催化工业。     

凹凸棒土固定脂肪酶及其在催化菜籽油转酯反应中的应用

采用吸附法对来源于,Staphylococcus aureus JH的脂肪酶进行了固定化.以凹凸棒土作为载体系统研究了固定化条件对固定化效率及固定化酶转酯活力的影响.结果表明最适加酶量、缓冲液pH和吸附时间分别为0.35 g/g、8.0和3 h,在上述优化条件下固定化酶的转酯活力为465.5 U/g,而所用的游离酶只有较低转酯活性.利用该固定化酶催化菜籽油转酯反应生产生物柴油时,叔丁醇为适宜的反应介质,其最适添加昔为0.8 mL/g;适宜的酶鼍、加水晕和反应温度分别为40.0 U/g、油质量的的1.2%和40℃.按甲醇/油摩尔为3.5的比例在优化反应条件下,反应12 h后甲酯产率达96.0%;固定化脂肪酶具有较好的操作稳定性,反应160批次时,相对酶活力为78.4%.     

固定化磷酸盐选择性催化合成2-O-己二酸单乙烯基蔗糖酯

因为蔗糖含有8个反应活性相近的羟基,蔗糖与脂肪酸酯的转酯化反应很难得到单一的产物,本研究以固定化磷酸盐作催化剂可以选择性地催化蔗糖和己二酸二乙烯酯(Divinyl adipate,DVA)的转酯化反应.方法是在含有磷酸盐的丙酮中加入酸洗过的硅藻土,振荡1 h,可制成固定化磷酸盐;取0.01 mol蔗糖和0.02 mol DVA,加入固定化磷酸盐10 g,以100 mL DMF为溶剂,在50℃、220 r·min~(-1)的恒温摇床中连续反应1 d,可以选择性地获得蔗糖单酯产品.转酯化反应的转化率和产率分别达到60.0%、54.8%.经过MS和~(13)C-NMR鉴定,转酯化位置为蔗糖基的C-2位,合成产物为2-O-己二酸单乙烯基蔗糖酯.     

吸附-聚合物修饰组合固定化Candida antarctica脂肪酶研究

通过吸附法联合PEG非共价修饰,研发了一种固定化南极假丝酵母脂肪酶(Candida antarctica lipase)的新方法,可以有效提高固定化酶在非水介质中的催化活性。最佳固定化条件为硅藻土:酶粉(W/W)=8,PEG4000:酶粉(W/W)=0.6,缓冲液pH7.5。采用三油酸甘油酯与甲醇的转酯化反应,测定了固定化酶的转酯活性。结果表明,固定化酶同时加入PEG进行非共价修饰,可显著提高固定化酶的转酯活力。PEG修饰的固定化酶转酯比活是未经PEG修饰的固定化酶的4.1倍,转酯酶活回收率为604.8%,说明PEG两性分子的特性对制备用于非水介质的固定化酶有重要作用。该固定化方法可显著提高Candida antarctica脂肪酶在非水介质中的催化效率,且固定化方法简单、成本低,具有工业应用价值。     

Immobilization of lipase on magnetic porous microspheres

开发了以磁性多孔微粒作为载体固定化脂肪酶的方法,进行了载体的FTIR、XRD、SEM、TEM、BET、TGA和VSM等测定与分析,考察了固定化时间、酶载量和缓冲液pH值等因素对固定化酶在有机相中催化烯丙醇酮转酯化反应性能的影响。结果表明,制备的磁性微粒是以Fe₃O₄为磁核,呈现多孔,比表面积12.16 m²/g,平均孔径为171.7 nm,磁铁含量38%并为超顺磁性;在酶与载体质量比为1∶1、pH值8.0及固定化时间6 h制得固定化酶的效果最佳,固定化酶的活力回收率可达240%。以其作为载体制备获得固定化酶操作稳定性得到显著提高,重复利用30批次后残余活力为74.5%,而游离酶7批次后仅为37.1%。     

松香基功能高分子稀土离子配合物固定化糖化酶

分别以聚马来松香己二醇酯(PMHE)、马来松香丙烯酸乙二醇酯聚合物(PMAGE)和马来松香丙烯酸乙二醇酯-丙烯酸共聚物[Poly(MAGE-AA)]为载体,以Y3+为桥键配离子固定化糖化酶,并测定了固定化糖化酶的性能。结果表明,Poly(MAGE-AA)Y En固定化酶的性能较好,最适温度为50℃,比游离酶高出10℃;最适pH值为5.01;重复使用5次后,活性为1888.00 U.g-1,说明固定化糖化酶的稳定性增强。     

酶固定化载体及固定化方法最新研究进展

游离酶在工业生产等实际应用中存在着性质较不稳定、耐酸碱性弱、耐热性不强等诸多的局限性,对游离酶进行固定化是克服上述的不足的有效手段。本文将对常见的固定化载体(有机载体材料、无机载体材料和复合载体材料)和固定化方法(吸附法、包埋法、离子结合法、交联法和热处理法)以及一些新型固定化方法和新载体研究进展进行系统的深入介绍,并归纳和总结它们各自的特点。最后介绍了当前酶固定化载体材料和固定化方法的研究重点,以及阐述了固定化酶技术未来的趋势—运用复合载体材料和多种方法联用的固定化技术。     

黏土吸附法固定化脂肪酶的初步研究

为研究天然黏土为载体固定化脂肪酶的可行性,采用羟基化、硅烷化处理,对黏土进行改性,并以此为载体吸附固定化脂肪酶,探讨黏土固定化脂肪酶的条件对酶活及蛋白吸附量的影响,优化固定化脂肪酶条件。研究结果表明:黏土经羟基化、硅烷化改性处理后能显著提高固定化酶活和蛋白固定量,其中硅烷化改性最优;载体固定脂肪酶最优条件为:加酶量50 mg/g,载体粒径180—250μm,pH值为4.0,固定化温度25℃,固定化时间2.0 h;与游离酶相比,固定化酶显示出更广的pH值适应性。黏土固定化脂肪酶重复使用10批次后,仍能保留76.85%的初始活力。以天然黏土为载体固定化脂肪酶,具有较好的实际可应用性及操作稳定性,在较低pH值条件下应用具有一定优势。     

改性硅藻土对脂肪酶固定化研究

以改性硅藻土为载体,采用吸附法对脂肪酶进行固定化。对固定化条件进行优化。得到较佳的固定化条件:固定化时间为4h;温度为40℃;pH值为7.5;固定化酶在40℃下保温2h后酶活损失很小,固定化酶重复性达到最佳状态。     

Immobilization of Candida rugosa lipase on modified natural wool fibers

A method has been developed to immobilize lipase from Candida rugosa on modified natural wool fibers by means of graft copolymerization of poly ethylacrylate in presence of potassium persulphate and Mohr’s salt redox initiator. The activities of free and immobilized lipase have been studied. FTIR spectroscopy, scanning electron microscopy, and the Bradford method were used to characterize lipase immobilization. The efficiency of the immobilization was evaluated by examining the relative enzymatic activity of free enzyme before and after the immobilization of lipase. The results showed that the optimum temperature of immobilized lipase was 40 °C, which was identical to that of the free enzyme, and the immobilized lipase exhibited a higher relative activity than that of free lipase over 40 °C. The optimal pH for immobilized lipase was 8.0, which was higher than that of the free lipase (pH 7.5), and the immobilization resulted in stabilization of enzyme over a broader pH range. The kinetic constant value (km) of immobilized lipase was higher than that of the free lipase. However, the thermal and operational stabilities of immobilized lipase have been improved greatly.     

Immobilization of lipase onto metal–organic frameworks for enantioselective hydrolysis and transesterification

Enzyme immobilization enhances the catalytic activity and stability of the enzyme, and also improves reusability. Metal–organic frameworks (MOFs), which possess diversified structures and porosity, have been used as excellent carriers for enzyme immobilization. Pseudomonas fluorescens lipase (PFL) has been successfully immobilized onto MOFs by covalent cross-linking to obtain a series of immobilized lipase (PFL@MOFs). PFL@MOFs are used for catalytic enantioselective hydrolysis of 2-(4-hydroxyphenyl) propionic acid ethyl ester enantiomers (2-HPPAEE) in aqueous medium and transesterification of 4-methoxymandelic acid enantiomers (4-MMA) in organic medium. The experimental results indicated that PFL@Uio-66(Zr) exhibits excellent enzymatic catalysis performances and high enantioselectives. In addition, to improve catalytic activity and reusability, PFL is modified by the polyethylene glycol (PEG) to prepare PEG-modified lipase (PFL-PEG), then PFL-PEG is immobilized onto Uio-66(Zr) to prepare PFL-PEG@Uio-66(Zr), demonstrating better reusability and catalytic activity compared with PFL@Uio-66(Zr).     

Biodiesel production using immobilized enzyme-current state and future perspective

近年来由于化石燃料的全球性短缺、原油价格的过度上涨和环境问题的加剧致使生物柴油的生产迅速增长。生物柴油生产的关键反应是化学或生物催化的转酯反应,酶催化的转酯反应与化学催化相比有相对节能、副产物甘油易回收及适合高含量游离脂肪酸油脂作为底物等明显优势。本文综述了固定化脂肪酶生产生物柴油的现状及最新进展,包括生物柴油的原料、脂肪酶的来源、酶的固定化技术、甲（乙）醇及甘油对脂肪酶的失活作用,展望了固定化脂肪酶生产生物柴油的未来前景。     

Attachment of Lipase on Amino Functionalized Titania Submicrospheres via Covalent Binding

A facile and effective method for immobilized lipase was presented. The titania submicrospheres were synthesized via a modified sol-gel method followed by amino functionalization through the chelation between dopamine and titania. Lipase was covalently attached on the functionalized titania surface using glutaraldehyde as the cross linking agent. The loading ratio and relative activity of the immobilized lipase were 230 mg/g titania submicrospheres and 65%, respectively. The kinetic parameters including the Michaelis constant (K_m) and the maximum reaction rate (V_max) changed slightly after immobilization. Compared to free lipase, the immobilized lipase showed favorable pH stability, thermostability, recycling stability and storage stability. The immobilized lipase retained 90% activity after incubation at 50 ℃ for 2 h, while the free lipase retained only 60% activity. The immobilized lipase retained more than 80% activity after 8 batches.     

Microwave‐assisted immobilization of lipase from Candida rugosa on Eupergit® supports

BACKGROUND: Immobilization of lipase (triacylglycerol acylhydrolase EC 3.1.1.3) from Candida rugosa on Eupergit^® C and Eupergit^® C 250L was performed under microwave irradiation in order to reduce immobilization time. Lipase loading, hydrolytic activity, esterification activity and operational stability in organic solvent of immobilized lipase preparation were determined. RESULTS: The microwave‐assisted procedure resulted in a 29% lower lipase loadings, compared with immobilized lipase obtained without microwaves. In hydrolytic activity assay, lipase immobilized under microwaves exhibited a 23% higher specific activity. Slight activation of lipase by microwave‐assisted immobilization was observed, since specific activity was around 5% higher than for free lipase. Lipase of highest activity was obtained after 2 min immobilization on Eupergit^® C. The same preparation exhibited high esterification activity in organic medium and a half life of 212 h was determined in multiple use assay. CONCLUSION: The application of microwave irradiation leads to reduction of immobilization time from 2 days to only 2 min. The immobilized lipase obtained has prospects for further application due to its high retained activity and stability. Copyright © 2009 Society of Chemical Industry     

固定化脂肪酶选择性富集鱼油ω-3多不饱和脂肪酸甘油酯

采用吸附与交联相结合的方法固定化米曲霉脂肪酶.脂肪酶固定化的参数条件：载体为硅藻土、吸附温度为25℃、吸附时间为6 h、pH值为7.0 KH₂PO₄-NaOH缓冲液、缓冲液离子强度为0.03 mol•L^-1、给酶量为900 U•（g硅藻土）^-1、交联剂为0.5％戊二醛、交联的时间为1.5 h,所得固定化酶酶活力为247 U•（g载体）^-1,蛋白载量为25 mg•（g硅藻土）^-1,水解鱼油操作半衰期为264 h.固定化脂肪酶富集鱼油中ω-3多不饱和脂肪酸甘油酯的最适条件是：温度38 ℃、油水比为1∶1、加酶量为150U•（g油）^-1、反应转速为200 r•min^-1、最佳富集时间为24 h.在此工艺条件下鱼油中EPA由3.0%提高到7.0%,DHA由4.3%提高到14.5%,EPA+DHA由7.3%提高到21.5%.     

丝瓜络固定化米根霉催化光皮树油制备生物柴油

近年来,全细胞生物催化剂应用于生物柴油生产的研究引起了人们的极大关注,全细胞催化剂的制备过程可省去烦琐的酶纯化过程和降低催化剂的制备成本,且全细胞催化剂使用寿命较长。本研究对一株高产脂肪酶的米根霉进行了固定化研究,并将其应用于生物柴油的制备。首先筛选不同的生物基固定化材料,探索其适宜的固定化条件,以获得的固定化米根霉作为全细胞催化剂催化光皮树油制备生物柴油,探讨了转酯化条件对生物柴油得率的影响。研究结果表明,丝瓜络作为固定化材料的固载率最高,以橄榄油作为碳源,多聚蛋白胨和NaNO₃作为复合氮源,获得的固定化细胞的固载率及脂肪酶活性最强。以丝瓜络固定化米根霉催化光皮树油,在含水量为10%、催化剂用量为12%的反应体系中,总醇油摩尔比为4∶1,甲醇分别在0h、10h、24h、40h以1∶1添加,甲酯得率可达94%以上。固定化全细胞重复使用6次后,转酯化效果依然保持在80%以上。