聚氨酯泡沫固定化Alcaligenes sp.DN25去除苯酚的研究

载体材料是构建固定化体系的基础,其中孔结构直接影响固定化的生物量及降解结果,开展了制备不同孔径聚氨酯泡沫材料并考察其固定化产碱杆菌DN25降解苯酚的研究。结果表明,孔隙结构的聚氨酯泡沫材料在孔径均值为150 μm时所固定的生物量达到最大值（0.0253±0.0010） g,固定化细胞能在48 h内完全降解1160 mg·L^-1苯酚,而游离细胞则完全受到抑制,并且发现载体材料PUF在降解前12 h内吸附苯酚的平衡吸附率为56.1%。进一步研究固定化细胞在初始pH6.0~9.0,NaCl浓度0~4.0%条件下降解900 mg·L^-1苯酚的情况,固定化细胞对苯酚的去除率受pH、NaCl浓度的影响不显著。并且,固定化细胞重复使用11个批次对500 mg·L^-1苯酚的去除率仍能保持100%,反映了PUF-固定化细胞体系对苯酚处理浓度和系统稳定性两方面的强化作用。     

固定化细菌降解氰化物培养条件的研究

采用海藻酸钙法对9撑细菌进行固定化。通过四因素三水平的正交试验，确定了固定化的最优组合，并利用此最优组合固定细菌，对氰化物的降解进行研究。考察了培养时间、培养温度、pH、氰化物浓度、菌量、重复利用等对氰化物降解效果的影响。实验结果表明，固定化最优操作条件为：海藻酸钠3％，CaCl23％，钙化时间4h，菌量5mL，固定化细菌培养20h后氰化物降解率可达93．92％。固定化细菌最适降氰条件为：pH6．0，温度34℃，菌量9g。随着氰化物浓度的增加降氰率逐渐降低。固定化小球经过5次重复利用后，其氰化物降解率仍迭92、29％。     

修饰固定化青霉素酰化酶在非水相中的催化

为提高酶的催化水解活力和稳定性,将青霉素酰化酶组装于介孔泡沫二氧化硅(MCFs)中,并应用于水/有机混合体系催化水解。分别考察了有机介质种类和体积分数、葡聚糖(Dex10k)修饰对固定化酶活力的影响,研究了不同条件下固定化酶的稳定性。实验结果显示:体积分数20%石油醚中,添加Dex10k的介孔泡沫硅固定化酶比活力达209.5U/mg,是缓冲液中MCFs固定化酶活力的196.2%。20%石油醚中,经25次连续操作,固定化酶保持初始活力的71.5%。结果表明:石油醚等烷烃形成的水/有机体系是适合青霉素酰化酶催化的二相体系,且添加Dex10k能提高固定化酶在二相体系中的催化活力及稳定性。     

沸石固定化细胞降解氰化物的实验研究

利用本实验室保藏的一株产碱杆菌DN25作为降氰菌株,以沸石为载体进行固定化,研究了固定化细胞的降解特性。实验表明采用吸附生长法能有效实现菌株DN25在沸石上固定化,生物固定量可达到0.228g干细胞·(gzeolite)?1。固定化细胞的最适降解温度为30℃,最适pH为8.0,与游离细胞基本一致。将固定化细胞分别用于50mgCN?·L?1和500mgCN?·L?1的含氰液的降解,发现对于低浓度含氰废水固定化细胞的初始降解率仅为游离细胞的一半,而对于高浓度氰废水,固定化细胞的降解速率与游离细胞基本相同。固定化细胞可重复使用10天,降解率仍能达到90%。     

PVA-SA活细胞固定化载体性能表征及喹啉生物降解特性

将聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)混合作为细胞固定化载体,采用冷冻解冻法将喹啉降解菌(Achromobacter sp.)进行活细胞固定化,并对细胞固定化载体性能及喹啉降解特性进行了分析。结果表明:细胞固定化载体内部具有大量孔隙,比表面积达1.158 m~2/g;固定化细胞的力学强度和传质性能研究结果显示,经24 h高速搅拌,完整固定化细胞载体的保留率在98%以上,常温下对亚甲基蓝吸附的百分比为62%;当喹啉浓度小于500mg/L时,固定化细胞在16 h内对喹啉的降解率稳定在90%以上,且重复利用30次后,降解率仍能达到80%;与游离细菌相比,固定化细胞具有更强的适应环境及抗击负荷能力。     

苯酚降解菌的固定化及其降解特性的研究

以海藻酸钠为载体,对苯酚降解菌进行细胞固定化,并对其降解特性进行了研究。通过单因素实验确定较佳的固定化条件为:海藻酸钠质量浓度3.0%、CaCl2质量浓度4.0%、湿菌体量0.4 g/10 mL海藻酸钠溶液;固定化细胞降解苯酚的最适条件为:温度30℃、pH值7.0、NaCl质量浓度低于2.5%,该菌株固定化细胞的降解苯酚能力和耐受苯酚能力均大于游离细胞,800 mg.L-1苯酚降解48 h,降解率可达99%以上。     

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%。     

氨基树脂固定化S-腺苷甲硫氨酸合成酶的研究

以氨基树脂为载体对S-腺苷甲硫氨酸(SAM)合成酶进行固定化,优化了酶的固定化条件并对固定化酶的性质进行了研究。优化的固定化条件为:戊二醛体积分数5%、SAM合成酶添加量20mg·g-1、固定化时间5h。所制备的固定化SAM合成酶的酶活力为476.8U·g-1,酶活力回收率为74.5%。与游离SAM合成酶相比,固定化SAM合成酶的稳定性大幅提高,在50℃孵育5h酶活力仍保留61.2%,而游离SAM合成酶则完全失活;在pH值为6.0~6.5、8.0~9.5的缓冲溶液中,固定化SAM合成酶也更加稳定;固定化SAM合成酶连续催化反应10批次,酶活力保留86.3%;固定化SAM合成酶在4℃储存30d,酶活力保留81.4%。固定化SAM合成酶米氏常数KATPm=0.14mmol·L-1,KLm-Met=0.28mmol·L-1。     

以壳聚糖-戊二醛为载体柔性固定假丝酵母脂肪酶candida rugosa lipase

以壳聚糖-戊二醛(Chitosan-GA)为载体固定假丝酵母脂肪酶candida rugosa lipase(CRL)最高酶活可达240μ·g~(-1)。Chitosan-GA固定化酶循环使用4次后保留了20%左右的初始酶活力。固定化酶在水相中保存185d后保留了40%以上初始酶活力。固定化酶在有机溶剂(正庚醇)中浸泡120h后固定化酶酶活保留32.2%,而游离酶只保留原始酶活的8.5%。Chitosan-GA载体固定化脂肪酶在水相和有机相中的保存稳定性都好于游离酶。     

大肠杆菌氨基酰化酶工程菌的固定化研究

分别以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)及PVA-SA为固定化载体对大肠杆菌氨基酰化酶工程菌进行固定。结果表明,PVA-SA固定化凝胶颗粒具有较好的机械强度和稳定性。确定PVA-SA的最佳包埋条件如下:PVA质量分数为8%、SA质量分数为1%、固定剂为pH值6.7的3%硼酸-1%氯化钙,此条件下制备的固定化细胞的酶回收率为91.46%。固定化细胞于4℃保存7 d、再室温保存14 d后,其酶活力为初始对照的90.76%,而游离细胞只有初始对照的29.69%。     

聚乙烯醇包埋固定Burkholderia cepecia JS-02细胞的研究

用聚乙烯醇(PVA)凝胶包埋固定法对BurkholderiacepeciaJS-02细胞进行了固定化,所得凝胶具有良好的机械性和稳定性。固定化凝胶最佳质量分数为9%,最适湿细胞包埋量为0 28g/mL,固定化JS-02细胞酶活回收率为75%,连续反应6批后,固定化细胞活力为初始活力的86%。固定化细胞的最适pH为9 0,最适温度为50℃,固定化细胞的储存稳定性及操作稳定性高于游离细胞。     

固定化重组细胞催化非天然二肽合成

采用溴化十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)处理增加细胞通透性;处理后细胞以聚乙烯醇为载体包埋,然后用2%(体积分数)戊二醛交联制得固定化重组细胞。选取有代表性的6种游离L-氨基酸为酰基受体,以D-苯甘氨酰胺为酰基供体、固定化A.faecalis PGA重组细胞为催化剂,进行了非天然二肽合成研究。结果显示,A.faecalis PGA催化反应速率较快,除D-Phenylglyl-L-glycine二肽开始时反应速率稍慢(液相得率20%)外,其余5种二肽的合成在反应15 min时液相得率均超过50%,应用潜力较好。批反应结果表明,固定化酶活相对较稳定,可以重复使用,且底物稳定性优于E.coli PGA。     

聚乙烯醇与海藻钠包埋固定化复合菌种降解焦化废水中氰化物的研究

用聚乙烯醇和海藻酸钠对复合菌种固定化,考察交联时间、菌胶比和PVA浓度对复合菌种降解氰化物的影响。结果表明,各因素对固定化复合菌种降解氰化物的影响次序为:菌胶比交联时间PVA;固定化复合菌种降解焦化废水中氰化物的优化降解工艺条件为:PVA溶液浓度6%,菌胶比为1∶15,交联时间为32 h,在此条件下氰化物的降解率为88.4%。     

Acinetobacter johnsonii G2细胞的固定化及其非水相介质中催化合成葛根素糖苷

利用海藻酸钠包埋法固定化Acinetobacter johnsonii G2细胞,在非水相介质中生物催化葛根素合成葛根素糖苷,考察了细胞的固定化条件、转化条件以及固定化细胞的操作稳定性。结果表明,最佳固定化条件为:海藻酸钠质量分数为2%,氯化钙质量分数为2%,细胞包埋量的体积分数为50%;最佳转化条件为:温度为40℃,p H为6.47,二甲基亚砜体积分数为20%。在最佳条件下,葛根素在催化体系中质量浓度提高至31.92 g/L,产率达93%,且固定化细胞的重复使用稳定性好。与游离细胞相比,固定化细胞对p H、温度及有机溶剂表现出更强的稳定性,且在非水相介质中催化效率更高。     

二氧化硅/壳聚糖大孔复合材料固定化漆酶及其对2,4-二氯苯酚的降解

通过壳聚糖在块体Si O_2大孔材料孔壁上的吸附,制备二氧化硅/壳聚糖大孔复合材料(Si O_2/CS),经戊二醛交联后用于固定诺维信工业漆酶。优化漆酶固定化的实验条件并对比了游离漆酶和固定化漆酶的酶学性质。实验结果表明:在p H值为4.5、漆酶初始浓度为40 mg×m L~(-1)的条件下,固定化4 h效果最佳,固定化酶酶活回收率为85.5%;相对于游离漆酶,固定化漆酶的p H稳定性和热稳定性均得到明显提高,且具有良好的操作稳定性。应用固定化漆酶去除2,4-二氯苯酚(2,4-DCP),研究了降解时间、p H、温度和2,4-DCP初始浓度对其去除率的影响。在优化条件下,固定化漆酶对2,4-DCP(20 mg×L~(-1))的去除率为83.2%,固定化漆酶可重复使用,并且便于从反应体系中分离出来。     

固定化细胞生物反应器处理含氰废水

将产碱杆菌Alcaligenes sp.DN25固定在聚氨酯泡沫载体上构成固定化细胞反应器,进行连续处理含氰废水研究.实验结果表明,反应器能够高效且稳定地处理含氰废水,有很好的氰负荷适应性,水力停留时间HRT和pH值对反应器氰去除率有一定影响,反应器运行前40 d降解率维持在90%;运行的40～60 d,系统中加入氨氮离子后,反应器对氰化物的降解率明显下降,仅85%左右,我们认为是氨氮连续加入和产物HCOOH的生成引起系统缓冲能力下降,使得pH显著降低而造成.     

天冬氨酸酶基因工程菌固定化细胞制备L-天冬氨酸合成条件优化

以反丁烯二酸和氨水为原料,采用天冬氨酸酶基因工程菌固定化细胞生物催化法合成L-天冬氨酸。通过响应面法考察反丁烯二酸浓度、温度、p H对合成L-天冬氨酸的影响。结果表明,固定化天冬氨酸酶基因工程菌合成L-天冬氨酸最佳条件为:底物反丁烯二酸的质量浓度为300 g/L,反应温度为37℃,底物p H为7.5,L-天冬氨酸的产率为96.7%。固定化细胞可连续使用10批次。通过电镜观察发现天冬氨酸酶基因工程菌均匀分布于载体,天冬氨酸酶基因工程菌固定化细胞具有良好的稳定性。     

海藻酸钠-明胶协同固定化S-腺苷甲硫氨酸合成酶的研究

以海藻酸钠和明胶为载体,对S-腺苷甲硫氨酸合成酶进行固定化。再用戊二醛对其进一步交联,增强固定化酶的稳定性。考察了海藻酸钠和明胶质量分数、CaCl2质量分数、酶和载体比例以及交联剂戊二醛体积分数等因素对固定化酶的影响。结果表明,最佳固定化条件为:海藻酸钠质量分数2.0%、明胶质量分数1.0%、CaCl2质量分数4.0%、固定化酶量为2.5 g/L凝胶、戊二醛体积分数0.6%。交联固定化酶热稳定性得到大幅度提高,在50℃下保温5 h仍保留72%的活力,而游离酶则完全失活。交联固定化酶在碱性溶液中的稳定性较高,在pH=8.0～9.0的缓冲液中4℃保温10 h酶活性仍保留87%以上。将交联固定化酶用于S-腺苷甲硫氨酸的合成,连续反应8批次后酶活性仍保留65%。     

焦化废水生物处理A/O/H/O工艺中氰化物的去除特性

针对焦化废水处理工程设计过程中极少涉及基于氰化物浓度变化与考察分析的实际问题,通过对已经运行的广东韶钢集团焦化废水处理工程统计数据的辨析,提出实现总氰化物高效去除的技术与运行强化方法。分析数据发现,在降解的过程中,氰化物滞后于酚类代表的有机物,络合氰的降解比游离氰慢,生物处理过程中由水力停留时间控制的碳源利用与金属离子的存在影响氰化物的降解,而A/O₁/H/O₂工艺在有效分配除碳过程与脱氮过程中实现了氰化物的高效降解。进一步工程实践证明,焦化废水处理全部指标达标的高效性可以通过充分考虑复杂组分降解动力学的协同与优化操作条件加以实现。     

复合固定硝化细菌降解小型景观水体中的氨氮

以壳聚糖和聚乙烯醇(PVA)共混材料为基质,添加少量二氧化硅,包埋硝化菌制备固定化小球并通过正交实验探索得出其优化制备条件;探究了固定化硝化菌小球对模拟景观水中氨氮降解效果的影响,并对比游离菌的降解效果。结果表明,固定化硝化菌处理NH_4~+-N的质量浓度10 mg/L的模拟景观水中12 h,降解率在初次及重复使用1次的情况下均可达到94%以上。固定化菌株对温度、pH变化有着优良的耐受性且明显优于游离菌,其优化的固定化硝化菌小球质量与模拟景观水体积比为2 mg/100 mL,在温度30℃、pH为7、COD/ρ(TN)为2的条件下处理效果最好。测得其反应动力学符合Monod方程,其最大比降解速率为2.965μg/(L·s),饱和常数为60.49 mg/L。