【摘 要】
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多酶生物催化是生产许多化学品的重要技术,固定化多酶体系能够将两个或多个酶固定化在载体上,实现高价值化合物的合成,具有诸多优势如重复利用、操作稳定、条件温和等。因此,固定化的多酶催化反应被认为是某些化合物合成的潜在途径。乙偶姻被广泛应用于食品、医药等领域,具有极高的经济价值,合成方法获得了研究者们的关注。乙偶姻的生物合成主要是通过发酵获得,但是需要控制宿主细胞的代谢途径,发酵培养基以及过程中产生的各
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多酶生物催化是生产许多化学品的重要技术,固定化多酶体系能够将两个或多个酶固定化在载体上,实现高价值化合物的合成,具有诸多优势如重复利用、操作稳定、条件温和等。因此,固定化的多酶催化反应被认为是某些化合物合成的潜在途径。乙偶姻被广泛应用于食品、医药等领域,具有极高的经济价值,合成方法获得了研究者们的关注。乙偶姻的生物合成主要是通过发酵获得,但是需要控制宿主细胞的代谢途径,发酵培养基以及过程中产生的各种代谢产物导致产品纯化复杂。酶法制备乙偶姻具有多种优点,涉及到乙醛裂合酶等多个酶。本课题通过设计合适的级联酶反应,对乙醇脱氢酶、乙醛裂合酶和NADH氧化酶进行固定化,实现昂贵辅酶再生,对游离酶和固定化酶的酶学性质进行了研究,实现由乙醇到乙偶姻的转化。在本文的第二章中,制备了环氧基修饰的磁性纳米材料(Fe3O4@SiO2-Epoxy),通过化学交联实现了乙醛裂合酶(FLS)的固定化。考察了温度、p H、时间以及酶的载量对固定化的影响。选择温度为20℃、p H=7、时间为2 h和酶的载量为20 mg/g作为固定化条件,获得活性最高的固定化FLS。在20-50°C的条件下,固定化后的FLS具有高于游离酶的相对活力。同时,对固定化后的FLS的性质进行表征。获得了FLS单独催化乙醛合成乙偶姻的优化条件,即温度为40℃、p H=8、Mg2+。此外,酶的固定化过程中发现,辅酶焦磷酸硫胺素对乙醛裂合酶的热稳定性起到重要的作用。第三章制备了固定化的乙醇脱氢酶和NADH氧化酶,三种兼容性好的级联酶构建乙偶姻合成的多酶体系。能够有效的降低乙醛对于酶分子的活力损失,同时实现昂贵辅酶的再生。为了得到具有高催化活性的固定化酶,对固定化酶的制备条件(包括温度、p H值、酶的载量以及固定化时间)进行了研究。对固定化反应条件进行了优化,包括温度、p H、底物浓度和酶的比例,在40 h和50m M底物浓度下,实现90%的转化率。反复使用6次后,仍保留86%的级联酶活力。总之,本文以磁性纳米材料作为固定化载体,将三种酶(乙醇脱氢酶、NADH氧化酶和乙醛裂合酶)进行了固定化。该体系能够实现乙偶姻有效合成的同时,具备分离简单、可多次重复利用等特点。补充了固定化酶合成乙偶姻的研究,为乙偶姻的工业合成提供了一条可借鉴的途径。
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