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ω-转氨酶作为一种重要的生物催化剂,具有催化效率高,底物专一性强,来源丰富的优点,在手性胺和非天然氨基酸的生物合成方面具有重要应用前景。但游离的ω-转氨酶价格昂贵,稳定性差,无法重复使用,导致使用成本很高,因而无法用于工业化。为了节约生产成本,提高反应效率及获得更高的利用率,固定化ω-转氨酶目前已成为研究的热点之一。磁性纳米材料因其理化性质独特,具有良好的生物相容性,且能够快速有效分离,是比较理想的固定化酶载体,并受到广泛关注。本论文以R-ω-转氨酶为研究对象,通过PVA-Fe3O4磁性纳米微球固定化,研究了其相关酶学性质;构建了R-ω-转氨酶、R-醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶三酶共固定化系统,研究了其协同催化甲基苄胺的转胺反应;此外,应用R-ω-转氨酶、R-醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶三酶共固定化系统,进行了环丙基乙胺和2-仲丁胺的拆分研究。 具体研究内容如下: 1)通过化学沉淀法与微乳液法制备出分散均匀的超顺磁性复合PVA-Fe3O4磁性纳米微球,并进行了系列的表征。TEM结果表明,PVA-Fe3O4磁性纳米微球的平均粒径为30-40 nm。DLS测得的PVA-Fe3O4磁性纳米微球的平均粒径为100-200 nm,激光粒度测定的平均粒径为60-140 nm,可能由于团聚作用相较TEM结果偏差较大。通过XRD结果看出,经改性后的PVA-Fe3O4磁性纳米微球晶体构型并未发生改变,计算的平均粒径为31.45 nm,与TEM测定结果一致。VSM测定结果显示,PVA-Fe3O4磁性纳米微球的磁场强度达到47.8449 emu/g,略低于Fe3O4磁性纳米粒子的饱和磁场强度,但依旧保留了超顺磁性的特征。 2)利用制备的PVA-Fe3O4磁性纳米微球为载体,以戊二醛为交联剂,进行了R-ω-转氨酶的固定化研究。优化后的固定化条件为戊二醛终浓度0.05%,pH7.0,温度60℃,30 mg(PVA-Fe3O4)/mg(ω-TA),在此条件下固定6h后得到固定化R-ω-转氨酶。酶学性质研究表明,固定化R-ω-转氨酶的最适反应温度为45℃,最适pH为7.0,且具有良好的热稳定性。固定化R-ω-转氨酶4℃下储存45 d后酶活依然保留初始酶活的50%以上。以R-苯乙胺为目标底物进行转化实验,结果发现固定化R-ω-转氨酶重复使用13次后,依然保持较高的转化率,其操作半衰期达475 h,显示了较高的操作稳定性。 3)以制备的PVA-Fe3O4磁性纳米微球为载体,戊二醛为交联剂构建了R-ω-转氨酶、R-醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶的共固定化三酶系统,并对共固定化三酶系统进行了优化。结果表明,R-ω-转氨酶、R-醇脱氢酶、葡萄糖脱氢酶按照酶活比为2∶1∶10、pH8.0、温度45℃时,75 mg的载体固定化6h后得到共固定化三酶系统。 4)最后,利用共固定化三酶系统进行了环丙基乙胺和2-仲丁胺消旋体拆分,并通过高效液相色谱对反应产物进行了检测。结果表明,利用共固定化三酶系统催化转化,环丙基乙胺的转化率达33%,2-仲丁胺的转化率达35.2%。