聚乙烯亚胺/多巴胺改性氧化硅固定碳酸酐酶

利用聚乙烯亚胺(PEI)/多巴胺(DA)共沉积法改性氧化硅,并以此为载体固定化碳酸酐酶(CA)。考察了PEI/DA质量比、沉积时间对沉积率的影响,用傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对改性前后的微球进行了表征;研究了沉积率、载体用量、酶浓度及戊二醛(GA)浓度对固定化酶活回收率的影响;考察了固定化酶的储存稳定性和重复利用性。结果表明,随PEI/DA质量比增加,沉积率先增加后降低,质量比为1∶1时最大;随沉积时间增加,沉积率线性增长,10 h后PEI/DA体系沉积率为单独DA沉积改性的2.66倍,但沉积时间对N元素含量和酶活回收率影响不大;酶固定化时载体用量存在饱和值,CA和GA浓度的最优值分别为0.8 mg/ml和0.1%(质量),此时酶活回收率可达78.8%。在25℃下储存30 d后,固定化酶的保留活性为77.2%,而游离酶只有12%;重复使用10次后,固定化酶仍能保持88.3%的相对活性。     

醇脱氢酶在聚乙烯膜表面的固定化研究

以聚丙烯酸（PAA）改性的聚乙烯（PE）膜为载体，研究了醇脱氢酶（ADH）的两种固定化路线，并以甲醛为底物考察了固定化酶的催化性能。路线1用聚乙烯亚胺（PEI）进一步改性，使用戊二醛（GA）固定化ADH。最优固定化pH为6.0，温度为5～15℃，酶浓度为1.0 mg/ml，GA浓度为0.01%(质量)；固定化酶的最适反应pH为6.5，温度为15～30℃，反应速率最高为9.6 μmol/(L·min)；重复利用10次后可保持47.3%的活性。路线2以PAA-PE为载体，用1-(3-二甲氨基丙基)-2-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）为活化剂，固定化ADH。EDC和NHS最优摩尔比为1∶0.5，固定化时间为24 h；固定化酶的最适反应pH为6.5，温度为20～37℃，反应速率为15.58 μmol/(L·min)；重复利用10次后可保持53.8%的活性。     

表面活性剂改性磁性氧化石墨烯共价固定脂肪酶CRL

采用化学共沉淀法制备磁性氧化石墨烯（MGO）,直接在反应体系中加入Span系列表面活性剂,一锅法制备得到表面活性剂改性磁性氧化石墨烯（SMGO）。X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征结果表明SMGO制备成功,且具有良好的磁分离性能。以1,5-戊二醛（GA）为交联剂,褶皱假丝酵母脂肪酶（CRL）为模型酶,共价固定CRL于SMGO载体上。Span40 MGO固定化酶酶活回收率为116.5%±1.7%,为MGO固定化酶的6倍;比活可达32.5U/mg,为游离酶的1.6倍;k_cat/K_m也有较大的提升,高于游离酶50%。储存稳定性及热稳定性得到提高,用于水解反应6批次后仍然保留73.6%的相对酶活力。初步分析认为MGO经改性后表面从亲水性转为强疏水性,使得共价固定化过程中同时发生疏水性界面活化,这是酶活性提高的原因之一。文章所报道的改性策略可为类似载体改性提供新思路。     

整体型大孔/介孔PDA/SiO2复合材料固定化漆酶及其在染料降解中的应用

用硬模板法制得具有三维连续贯通孔道结构的整体型大孔/介孔SiO₂，通过多巴胺（DA）在大孔/介孔SiO₂孔道表面的原位氧化聚合，制得聚多巴胺（PDA）功能化修饰的整体型大孔/介孔复合材料（PDA/SiO₂）。应用SEM、BET、FTIR和TG等技术对修饰前后的材料进行表征。以PDA/SiO₂为载体固定诺维信工业级漆酶，系统研究了pH、固定化时间、漆酶初始浓度及温度对漆酶固定化的影响；以偶氮荧光桃红作为模拟污染物，研究了固定化漆酶对染料的催化降解性能。结果显示，在漆酶浓度为80mg/mL、pH为4.0、固定化时间为6h及固定化温度为25℃时，固定化漆酶酶活达到最高（348.9U/g）。在偶氮荧光桃红浓度为10mg/L、pH为7.0、温度为30℃、降解时间为8h时，固定化漆酶对偶氮荧光桃红脱色率 ≥ 99.9%，且固定化漆酶易从反应体系中分离，重复使用性能良好。     

利用改性载体固定化大肠杆菌产琥珀酸

采用聚乙烯亚胺（PEI）和戊二醛（GA）对棉纤维进行化学修饰,考察了载体改性后的性能和对固定化大肠杆菌产丁二酸的影响。改性后的载体菌体负载量提高了63.3%。培养基中葡萄糖浓度为43 g/L,添加改性棉纤维120g/L,以MgCO3为缓冲盐,进行批式发酵,丁二酸浓度达到29.6 g/L,比未改性棉纤维提高了11.3%;丁二酸收率达到70.5%,比改性前提高了7.5%;丁二酸生产速率达到0.66 g/(L?h), 比改性前提高了37.5% 。对该材料固载的细胞进行7次重复批式发酵,丁二酸产量、转化率和产率没有下降趋势,具有一定的重复稳定性。     

多酚氧化酶的改性蛭石固定化及其催化特性研究

以马铃薯为原料,提取其中的多酚氧化酶,采用改性蛭石为载体,对其进行固定化,研究游离与固定化酶的最适催化温度、pH值,固定化酶的储存稳定性、重复使用稳定性及对苯酚的清除性能。结果表明,改性后蛭石出现了较多沟壑状孔隙,颗粒质感疏松,有利于固定化酶分子;最佳固定化条件为:改性蛭石含量0.4 g,戊二醛浓度2.0%,搅拌时间2 h,在此条件下,酶活力回收率可达到60.67%;游离与固定化酶的最适催化温度均为50℃,最适催化pH值均为7.0;固定化酶4℃下储存28 d后酶活力可保留52.1%,具有较好的储存稳定性;重复使用5次后,仍能保持61.0%的初始活性,说明固定化酶构象较稳定,固定化马铃薯多酚氧化酶对苯酚具有较好的清除性能。     

多酚氧化酶的改性蛭石固定化及其催化特性研究

以马铃薯为原料,提取其中的多酚氧化酶,采用改性蛭石为载体,对其进行固定化,研究游离与固定化酶的最适催化温度、pH值,固定化酶的储存稳定性、重复使用稳定性及对苯酚的清除性能。结果表明,改性后蛭石出现了较多沟壑状孔隙,颗粒质感疏松,有利于固定化酶分子;最佳固定化条件为:改性蛭石含量0.4 g,戊二醛浓度2.0%,搅拌时间2 h,在此条件下,酶活力回收率可达到60.67%;游离与固定化酶的最适催化温度均为50℃,最适催化pH值均为7.0;固定化酶4℃下储存28 d后酶活力可保留52.1%,具有较好的储存稳定性;重复使用5次后,仍能保持61.0%的初始活性,说明固定化酶构象较稳定,固定化马铃薯多酚氧化酶对苯酚具有较好的清除性能。     

银纳米粒子在木瓜蛋白酶固定化中的应用

通过超声条件下正硅酸四乙酯与g-氨丙基三乙氧基硅烷的同步水解，一步制备了带氨基的二氧化硅微球，并在其表面沉积了银纳米粒子. 以此负载银的二氧化硅微球作为载体固定木瓜蛋白酶，研究了银纳米粒子负载量对木瓜酶固定化的影响，考察了固定化木瓜蛋白酶的性能. 结果表明，当载体的银负载量为0.68%时，固定木瓜蛋白酶活回收率达到最高，比使用未负载银的载体提高了188%；该固定酶比游离酶具有更好的热稳定性，在重复使用20次后仍保持原有酶活的43%，4℃下储存2个月后酶活基本没有下降.     

融合蛋白CR2-GDH固定化及不对称还原制备(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯

比较介孔分子筛材料SBA-15、MCM-41、海藻酸钙、改性二氧化硅4种载体固定化融合蛋白CR2-GDH其酶固载量和酶活回收率,选择SBA-15为固定化载体。研究固定化条件对固定化融合酶量的影响以及固定化酶的稳定性,固定化酶在双相体系催化不对称还原反应。结果表明,在pH值为5.5、酶浓度为1.4mg/mL、反应1h条件下,固定化酶量为27.7mg/g。加入25mmol/L的Ca²⁺,固定化酶的酶活回收率由58.6%提高到78.1%。与游离酶相比,固定化酶的热稳定性显著提高,40℃条件下酶活回收率提高19.1%。固定化酶水相中反复使用7批次后,剩余活性仍超过30%,具有较好的操作稳定性。与游离酶相比,固定化酶更耐受烷烃类有机溶剂。在水/有机溶剂双相反应体系中,Ca²⁺/SBA-15固定化酶和游离酶催化相比,产物得率提高23.8%。     

还原氧化石墨烯固定化溶菌酶的研究

为了改善游离酶稳定性差、易失活、不易储存等缺点，将还原氧化石墨烯(RGO)作为载体进行溶菌酶固定化研究。考察了溶菌酶浓度、缓冲液pH和固定化时间对固定化酶活力的影响，通过正交实验得出最佳固定化条件，溶菌酶质量浓度为0.5 mg/mL、缓冲液pH为6.0、固定化时间为2 h时，固定化酶的活力最高。固定化酶的最适温度为55℃、最适pH为6.5,热稳定性、耐酸碱性和储存稳定性都比游离酶有所提高。固定化酶的抑菌性明显优于游离酶，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌均具有较好的抑制效果。     

Immobilization of carbonic anhydrase on polyethylenimine/dopamine codeposited membranes

Carbonic anhydrase (CA) catalyzing CO₂ hydration has an important application in carbon capture, and its immobilization is very significant. Here, CA was covalently linked by glutaraldehyde (GA) to the surface of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and polyethylene (PE) membranes, which were previously modified via a simple codeposition of polyethyleneimine (PEI) and dopamine (DA). The effects of the modification conditions were investigated, and the membranes were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The immobilization process was optimized, and the catalytic properties of immobilized CA were studied. The results show that the optimal mass ratio of PEI and DA was 1:1 and the deposition time was 10–12 h, at which the surface amino group density could reach 1.278 × 10⁻⁷ and 1.397 × 10⁻⁷ mol/cm² for PVDF and PE, respectively. For enzyme immobilization, the optimal CA and GA concentrations were 0.2 mg/mL and 0.1 wt %, and a maximum activity recovery of about 53% and 76% could be achieved for PVDF-attached CA and PE-attached CA, respectively. Their K_m values were 10.62 mM and 8.6 mM, and the corresponding K_cat/K_m values were 132.2 M⁻¹ s⁻¹ and 312.9 M⁻¹ s⁻¹. After immobilization, the storage stability and reusability of CA were much improved. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 47784.     

Immobilization of alcohol dehydrogenase on the surface of polyethylene membrane

Using polyacrylic acid (PAA) modified polyethylene (PE) membrane as a carrier, two immobilization routes of alcohol dehydrogenase (ADH) were studied, and the catalytic performance of immobilized enzyme was investigated using formaldehyde as a substrate. In the first route, PAA-PE membrane was further modified by polyethyleneimine (PEI) and then ADH was covalently linked by glutaraldehyde (GA) to the surface of PEI/PAA-PE. The results show that the optimal immobilization pH was 6.0, immobilization temperature was 5—15℃, ADH and GA concentrations were 1.0mg/ml and 0.01%(mass). For immobilized enzyme, the optimal reaction pH was 6.5, temperature was 15—30℃, and the highest reaction rate was 9.6 μmol/(L·min), the remaining activity was 47.3% after 10 use cycles. In the second route, ADH was immobilized on PAA-PE membrane with 1-(3-dimethylaminopropyl)-2-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS) as activators. The results show that the optimal molar ratio of EDC and NHS was 1∶0.5, and the immobilization time was 24 h. For immobilized enzyme, the optimal reaction pH was 6.5, temperature was 20—37℃, and the highest reaction rate was 15.58 μmol/(L·min), 53.8% activity was remained after 10 cycles.     

仿生合成氧化锆固定化漆酶处理孔雀石绿

以溶菌酶作为诱导剂,仿生合成了ZrO₂固定化漆酶纳米颗粒,其酶活回收率达59%,采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、能谱仪（EDS）、热重分析仪（TGA）等手段对ZrO₂纳米颗粒及ZrO₂固定化漆酶颗粒进行表征,结果表明漆酶可成功固定到ZrO₂颗粒中,同时还证明了溶菌酶既作为诱导剂催化ZrO₂的形成,又作为生物模板同酶一起包埋在ZrO₂颗粒中。固定化漆酶的最适pH为3,最适温度为70℃,相比于游离酶,其pH、温度稳定性都有明显提高;固定化漆酶纳米颗粒在4℃下储存30d,活性为初始酶活的95%,重复使用5次,固定化酶的残余酶活力仍有60%。此外,固定化漆酶在6h内对孔雀石绿染料的脱色率高达95%以上,通过紫外-可见吸收光谱分析（UV-vis）可知,固定化漆酶对孔雀石绿染料的处理是由吸附和降解联合作用引起的脱色。     

碳酸酐酶固定及在二氧化碳捕集应用研究进展

化石燃料的使用是全球气候变暖的主要原因,二氧化碳捕集、利用及封存(CCUS)技术能够有效减少碳排放,缓解气候变化压力。化学吸收法是CO₂捕集的重要方法之一,具有分离效率高、成本低等优点,但存在解吸过程中消耗能量较多、长期使用造成设备腐蚀性等问题。利用碳酸酐酶(CA)强化化学方法吸收CO₂,可以提高CO₂吸收效率,有效解决传统工艺中的热能损失,逐渐成为CO₂捕集与封存研究中的热点。但CA自身热稳定性低、可重复性差,需对其进行固定化以提高稳定性和活性。重点介绍了CA的固定化方法及常用载体材料,总结了CA在强化CO₂捕集中的作用机理,讨论了其在CO₂捕集中的应用,并对该技术的未来发展方向作出了展望。固定化载体与方法会影响固定化酶的性质,故CA在固定化时要选择合适的载体与方法。CA固定化方法包括吸附法、包埋法、共价结合法和交联法4种,各有优劣,应根据酶所应用的领域来选择合适的固定化方法。常用固定化载体有天然高分子、无机载体材料等,选择时应综合考虑载体的理化性质和工业应用能力。CO₂捕集过程中,CA主要通过促进化学溶剂吸收CO₂和诱导CO₂矿化生成碳酸钙两方面强化捕集效率。未来研究方向应集中于开发具有更高活性和稳定性的新型CA、制备廉价高性能载体材料和进一步探究CA的内在因素和外界条件对其工业应用产生的阻碍。     

氨基树脂表面活化提高固定化核酸酶P1连续催化性能

考察了固定化酶常用载体-氨基树脂几何结构及表面活化过程对固定化核酸酶P₁性能的影响,并进行了动力学和连续催化稳定性研究。FESEM、BET及FTIR等表征发现,氨基树脂具有大量酶可利用的孔,在固定化过程中核酸酶P₁主要利用的孔径范围为4～30 nm。相对游离的核酸酶P₁而言,所得固定酶耐酸、耐热性增强;米氏动力学研究表明各组固定酶对底物的亲和力下降,最大反应速率下降;后交联组的重复利用性相对物理吸附、化学交联组明显增强。优化的固定化条件为：酶和载体比例为3：20（质量比）,酶浓度为0.8 g·L^-1,酶液pH为6.0,固定时间为10 h,在优化条件下所得固定酶的单位载体酶活为10013 U·g^-1。同时设计及优化柱连续反应器操作条件,确定反应温度为65℃,进料流量为0.75 ml·min^-1,使得产品的核苷酸浓度维持30 g·L^-1（水解率为60%）以上的累计时长达120 h,有利于核酸酶P₁连续生产核苷酸的工业化应用。     

多巴胺包埋磁性SiO2固定化漆酶催化去除4-氯酚

以磁性纳米颗粒为载体,通过多巴胺(dopamine,DA)聚合原位包埋制备了磁性SiO₂固定化漆酶(Fe₃O₄@SiO₂-PDA-Lac)。结果显示纳米颗粒尺寸均匀,并且保持较高的饱和磁性。通过最优条件制备出的固定化漆酶在50℃放置6 h后,活性保持在63%,而游离酶仅保留18%。将固定化酶用于催化降解4-氯酚(4-CP),探究了溶液pH、漆酶浓度和ABTS[2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸铵)]对4-CP去除率的影响。固定化漆酶在反应最适pH时,4-CP去除率为84.3%,而游离酶仅为65.7%。当漆酶浓度为1.2 U·ml^-1时,反应8 h后,4-CP去除率可达95%,而游离酶的4-CP去除率仅82%。ABTS可促进固定化漆酶降解4-CP,当体系中加入50 μmol·L^-1 的ABTS,反应10 min后,固定化酶对4-CP去除率可达99%。固定化漆酶在重复使用10次后,4-CP去除率仍可达67%。     

氧化石墨烯固定化α-淀粉酶

以石墨粉为原料,使用改进Hummer法制备氧化石墨烯,采用沉积法固定化α-淀粉酶,并对固定条件进行优化。分别采用NaOH-CH₂ClCOOH法和HNO₃-H₂SO₄法制备羧基化氧化石墨烯,并将其用于固定化α-淀粉酶。结果表明,沉积法固定化酶的最适宜温度为65 ℃,最适宜pH=7.0。连续催化反应9次后,固定化酶活力仍能保持初始固定化酶活力的47.81%。经比较发现,NaOH-CH₂ClCOOH法更有利于羧基化氧化石墨烯的制备,该方法制备的羧基化氧化石墨烯产率为HNO₃-H₂SO₄法的1.2倍。     

离子液体修饰超顺磁性纳米颗粒用于青霉素G酰化酶固定化(英文)

Functionalized ionic liquids containing ethyoxyl groups were synthesized and immobilized on magnetic silica nanoparticles(MSNP) prepared by two steps,i.e.,Fe3O4 synthesis and silica shell growth on the surface.This magnetic nanoparticle supported ionic liquid(MNP-IL) were applied in the immobilization of penicillin G acylase(PGA).The MSNPs and MNP-ILs were characterized by the means of Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR),scanning electron microscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM),and vibrating sample magnetometer(VSM).The results showed that the average size of magnetic Fe3O4 nanoparticles and MSNPs were ~10 and ~90 nm,respectively.The saturation magnetizations of magnetic Fe3O4 nanoparticles and MNP-ILs were 63.7 and 26.9 A?m2?kg?1,respectively.The MNP-IL was successfully applied in the immobilization of PGA.The maximum amount of loaded enzyme was about 209 mg?g?1(based on carrier),and the highest enzyme activity of immobilized PGA(based on ImPGA) was 261 U?g?1.Both the amount of loaded enzyme and the activity of ImPGA are at the same level of or higher than that in previous reports.After 10 consecutive operations,ImPGA still main-tained 62% of its initial activity,indicating the good recovery property of ImPGA activity.The ionic liquid modified magnetic particles integrate the magnetic properties of Fe3O4 and the structure-tunable properties of ionic liquids,and have extensive potential uses in protein immobilization and magnetic bioseparation.This work may open up a novel strategy to immobilize proteins by ionic liquids.