生物催化

摘要： 植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)是一种多功能乳酸菌,所产胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)具有很多优良功能特性。但发酵生产EPS时,原料和操作成本高,EPS产量低限制了其工业化应用。该研究在5 L罐中,使用常规流加发酵、生物催化、生物催化结合液液萃取和基于pH-Stat自动流加葡萄糖法的反复生物催化等策略发酵,旨在提高EPS产量、降低原料和操作成本。其中,生物催化法仅使用葡萄糖即可将EPS质量浓度提升至3.34 g/L,较摇瓶发酵水平提高110%。使用基于pH-Stat自动流加葡萄糖法的反复生物催化策略,可以连续回用各反复发酵中的残存细胞,第2次反复发酵批次的EPS质量浓度达到3.33 g/L。由于在收集处理细胞时,细胞总量下降,导致EPS产量下降,但EPS/细胞量不变,细胞活性稳定。可以通过加大首批次发酵的装液量、提高细胞总量,解决EPS产量不断下降的问题。用基于pH-Stat法的反复生物催化策略进行EPS发酵,提升了EPS产量,省去了昂贵MRS培养基的使用,降低了原料成本,实现了自动化控制。该发酵策略还可联产具有一定价值的副产物40 g/L DL-乳酸。

摘要： 酶生物催化是一种在细胞微环境中进行的重要信号传递和代谢途径,可维持复杂的细胞网络之间的有序通讯及信号即时反馈,在生物传感、催化、纳米医药方面均具有重要的应用前景。然而,酶固有的脆弱性质极大地限制了酶分子在细胞外的操作性和实用性。合理设计金属有机框架(MOFs,metal-organic frameworks)材料,对酶结构进行束缚、固定是提高酶稳定性的前沿方法。本文综述了基于表面连接、渗透、原位包埋的3种酶@MOFs固定化策略,着重强调不同固定模式的适用范围及稳定化特性,并对酶@MOFs固定化研究的发展进行简单的展望。

摘要： 天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)是嘧啶生物合成途径的第一个酶,其活性的反馈调节机制在控制嘌呤和嘧啶合成途径的平衡中起重要作用。目前,检测该酶活性的方法是基于安替比林和2,3-丁二酮肟的显色法。然而,该方法需先避光反应16h,再在45°C水浴30min并均匀光照,操作比较繁琐。本研究以对二甲氨基苯甲醛(PDAB)盐酸溶液为显色试剂,建立了一种检测ATCase活性的方法。该方法的原理是ATCase催化产生的N-氨甲酰基-L-天冬氨酸(N-CP-L-Asp)与PDAB在室温下反应15min,可生成黄色物质并能通过比色法定量检测。研究表明,在0.1~5mmol/L N-CP-DL-Asp的浓度范围内,黄色随化合物浓度的增加而加深,且在438nm的吸光度具有良好的线性关系,精密度RSD为0.87%~1.52%,加标回收率为96.6%~101.9%。该方法成功用于重组表达ATCase的活性测试,测得比酶活为56.83U/mg。该方法可以高效、快速和可视化地检测ATCase的活性,并且可以通过酶标仪实现高通量检测。

摘要： 通过仿生物矿化法在微流控法制备的均一聚丙烯酰胺-共聚-丙烯酸水凝胶(PAM-AA)微颗粒上原位生长酶@ZIF-8纳米颗粒,本文成功构建了具有优良催化性能、储存性能和环境耐受性能的酶@ZIF-8/PAM-AA微颗粒。该微颗粒的平均粒径为559.97μm,CV值为2.17%,具有良好的单分散性。在该微颗粒中,酶@ZIF-8纳米颗粒主要原位生长于微颗粒的表面,有利于其有效地与底物接触进行催化反应。以过氧化氢酶为典型的酶研究该微颗粒的催化性能发现,该微颗粒在具有良好催化性能的同时还展现出良好的储存性能和环境耐受性。该微颗粒分别经30min的80°C热处理、紫外线照射或胰蛋白酶处理后,仍能保持约75%的相对活性;此外,微颗粒在常温下经过7天后,其酶活性几乎维持不变。该工作为设计和构建具有优良性能的新型酶固定化功能微颗粒提供了一种新策略。

摘要： 采用响应面法对弗托氏葡糖酸杆菌产羟基乙酸的工艺条件进行了优化。首先利用单因素实验、Plackett-Burman试验设计筛选出影响羟基乙酸产量的3个主要因素:山梨醇浓度、酵母粉浓度、乙二醇浓度。在这个基础上用最陡爬坡法来逼近最大响应值范围,然后利用响应面分析法确定这几个主要因素之间的交互作用和最佳条件。结果表明,山梨醇浓度40.30 g/L、酵母粉浓度36.90 g/L、CaCO_(2)浓度2.50 g/L、乙二醇浓度28.14 g/L、发酵温度30°C、pH7、接种量10%(v/v)、转速200 r/min、发酵时间48 h,在此优化条件下,经过三次重复平行试验求平均值,Gluconobacter frateurii HD924羟基乙酸产量达到21.04 g/L,与响应面预测产量相近,与优化前相比,羟基乙酸转化率提高了28.25%,转化率达到了74.77%,生产强度为10.52 g/(L·d)。

摘要： 固定化酶是工业生物催化中广泛应用的一种生物催化剂形式。作为固定化酶最重要的一个组成部分,载体材料的种类、结构和性能都会对酶的固定化效果产生重要影响,是成功制备固定化酶的关键。近年来,纤维素因具有可再生、可降解和廉价等优良特性而成为一种备受关注的固定化酶载体材料。纤维素基载体可以通过吸附、交联、共价结合以及包埋等方式实现酶的固定化,从而提高酶的热稳定性、酸碱耐受性、贮藏稳定性及其重复使用性。纤维素独特的结构及其可修饰性赋予纤维素基载体许多新的功能,如果以此作为酶固定化载体时,能够使固定化效率或固定工艺有更多的变化。本文综述改性纤维素、纤维素膜、纤维素小球等载体在酶固定化领域的研究进展、催化机制及应用,为相关的研究者提供参考。

摘要： 酰胺官能团具有重要的药理作用,是许多生物活性物质的关键结构单元。据报道,超过25%的已知药物中含有酰胺键结构。研究与发展酰胺类化合物的高效合成方法始终是制药行业的重要任务之一。近年来,生物催化技术的发展为酰胺键的构建提供了一种较为经济绿色的合成方法,丰富了酰胺类化合物的合成策略。本文综述了生物酶催化合成酰胺类化合物的相关研究进展。

摘要： D-对羟基苯甘氨酸(D-HPG)是半合成青霉素的一种必需医药中间体。由于生物酶法属于环境友好的合成技术,酶法逐渐成为工业领域中化学合成法的理想替代方法。为了实现D-HPG酶法生产的工业规模化,首先构建了D-海因酶(DHD)和D-氨甲酰水解酶(DCB)的重组菌,并使目的蛋白可溶性表达。然后,基于单因素实验考察诱导剂浓度、温度、pH、碳源和氮源等条件对DHD与DCB重组菌酶活性的影响,进一步使用响应面法对限速酶DCB培养基成分进行优化。优化后最佳培养基配方为:淀粉和葡萄糖分别为DHD与DCB重组菌的碳源,大豆蛋白胨为氮源,添加阿拉伯糖为诱导剂。5 L发酵罐的发酵结果为:获得DHD菌体(53.4±0.75)g/L,DCB菌体(46.7±0.96)g/L。最后对双酶催化D-HPG条件进行优化,产率可达(92.43±3.76)%,为工业化生产D-对羟基苯甘氨酸提供了理论和技术支持。

摘要： 人工光合作用系统可以利用太阳能将二氧化碳转化为高附加值的化学产品,能够有效地解决人类面临的能源与环境问题,极具发展前景。然而,人工光合作用系统面临产物选择性差、过电位高、太阳能利用率低等重大挑战。本文提出了一种新型微生物/光电化学耦合人工光合作用系统,该系统由固碳产甲烷微生物阴极和复合光阳极组成,其中复合光阳极由TiO_(2)电极与硅太阳能电池串联组成。该耦合系统在仅输入太阳能且不施加外部偏压的条件下,可实现化学燃料甲烷的产生。甲烷产量高达(10.7±0.2)L·d^(-1)·m^(-2),相比已有研究高出13倍,同时该耦合系统固碳产甲烷的法拉第效率高达98.5%±2.1%,远高于传统的人工光合作用系统。该新型人工光合作用系统的提出,为制取具有高附加值的化学产品和发展可再生能源提供了新的思路。

摘要： 氨基酸脱氨酶能催化系列氨基酸C—N裂解反应生成对应的α-酮酸和氨,是代谢途径及生物催化的重要酶。综述了近年来催化氨基酸C—N裂解反应的5’-磷酸吡哆醛介导的苏氨酸脱氨酶、黄素腺嘌呤二核苷酸介导的L-氨基酸脱氨酶和L-氨基酸氧化酶,以及这些关键酶应用于多酶级联反应中以生产α-羟基酸、α-酮酸、D-氨基酸等精细化学品的研究进展。此外,还对该类反应的应用前景进行了展望,以期扩大其在精细化学品生产中的应用范围。

摘要： 人类的生产及生活离不开农药,农药的加工、制造具有巨大的社会经济效应.由于多年来粗放式发展,我国农药制造业普遍存在自主创新能力弱、工艺落后、原料和能源消耗多、环境污染大等问题.生物催化技术具有反应条件温和、催化效率高、选择性好等特点,是一种资源节约、环境友好的合成技术.在农药制造领域,生物催化可应用于新型农药合成工艺的创制及现有农药合成工艺的优化,是实现农业制造业“绿色化”升级的有效手段,表现出强大的竞争力和巨大的发展潜力.文章介绍了生物催化技术在农药制造业中的应用方式,以及生物催化技术在典型农药合成中的研究、应用实例.

摘要： 5-羟甲基糠醛(HMF)是一个重要的生物基平台化合物.近年来,化学催化其高值化转化受到了广泛关注,并取得了较大进展.尽管生物催化具有反应条件温和、高选择性及环境友好等优点,但是生物催化HMF转化仍处于初步发展阶段.本文中,笔者主要就近年来生物催化HMF氧化、还原、还原氨化、缩合及酯化等方面的研究进行综述,以期为建立高效制备HMF高附加值衍生物的生物催化途径提供参考.

摘要： 芳烃化合物作为最重要的化工原料已经广泛应用于医药、农业和化工产业中,并已造成了严重的环境危害.近年来,利用微生物对芳烃化合物代谢能力的多样性对环境污染进行生物修复、进而解决环境问题引起了广泛的关注.在分子水平、细胞水平和群体水平研究芳香烃代谢机理,不仅丰富了对微生物代谢途径多样性的认识,也是进行生物修复、生物催化、生物转化等相关研究的前提.针对近年国内外的相关进展,就微生物降解芳烃污染物及其在生物修复和生物催化中的应用等方面进行了综述,并对该领域未来发展方向进行了展望.

摘要： 本报告首先介绍了蛋白质科学与工程的发展概况及在服务民生方面的技术瓶颈问题,并结合醇脱氢酶和胺脱氢酶等实例,展示了蛋白质工程技术在脱氢酶分子改造方面的巨大潜力;进一步以胺脱氢酶(AmDH)和羟基甾体脱氢酶(HSDH)的挖掘和改造为例,说明生物催化技术在绿色精准合成手性胺和熊去氧胆酸等医药及精细化学品过程中的环境友好特征和工业应用优势.

摘要： 酰胺酶是一类作用于分子内酰胺键,催化酰胺水解生成相应的羧酸和氨的重要生物催化剂.酰胺酶的广底物谱,高度化学、区域和立体选择性等特性,使其在制备医药及农用化学品等方面占有重要地位.根据氨基酸序列的差异,酰胺酶可分为酰胺酶标签家族和腈水解酶家族两大类.本文结合笔者研究团队在酰胺酶生物催化领域的研究工作,综述了近年来酰胺酶结构解析和催化机制等方面的研究进展,并介绍了酰胺酶在医药、农用化学品合成中的应用.

摘要： 工业酶制剂研发与应用已经渗透到各大工业领域,但中国作为用酶大国、产酶小国面临重大挑战,鉴于以化学催化为核心的基础物质加工业面临资源、能源和环境三大危机,生物催化已成为世界各国的重要科技与产业发展战略,应用高效、清洁的生物催化技术是实现化学工业可持续发展以及发酵工业产业升级的重要途径之一.

摘要： 生物转化技术的应用对食品添加剂行业的发展影响显著.与传统的化学合成方法相比,生物转化具有高选择性、高效、条件温和、环境友好等优势,因而可拓展和/或替代传统的化学合成方法.休止细胞催化技术是生物转化技术中重要组成部分,已被广泛应用于各种食品添加剂的生产与研究,并促进了食品添加剂行业的健康、快速发展.细胞透性化技术、基因工程技术、固定化技术等与休止细胞催化技术的结合,丰富了休止细胞催化技术,也为食品添加剂行业的新发展奠定了坚实的基础.本文对微生物休止细胞催化技术在食品添加剂(甜味剂、香精香料、营养强化剂、酸度调节剂、防腐剂等)生产中的应用现状进行了综述.随着基因工程、蛋白质工程、全局性代谢工程、细胞透性化技术、固定化技术、膜分离技术以及非水相催化技术等迅速发展，休止细胞催化技术自身的一些缺陷将能够得到有效弥补。就目前而言，需要通过对生物转化过程的调控、利用基因工程技术以及诱变育种等筛选优良菌株等手段来不断提高休止细胞生物催化技术的可行性、经济性和清洁生产水平。

摘要： 对羟基苯丙酮酸(4-HPPA)是一种酪氨酸代谢中间产物,在食品、制药、化工产业中有着广泛的应用.本研究建立了一种以酪氨酸为底物,利用过表达普通变形杆菌膜联氨基酸脱氨酶(mL-AAD)的大肠杆菌来制备4-HPPA的方法.膜联氨基酸脱氨酶是镶嵌于细胞膜外侧的膜蛋白,其能否高效准确地定位是制备菌体催化剂的关键.为此,研究首先比对了Tat和Sec-Tat两种细胞周质蛋白分泌途径对于菌体催化能力的影响,结果表明,采用Sec-Tat分泌途径的工程菌具有更高的mL-AAD催化活力和更高的生物量,因此更适合制备的菌体催化剂.对mL-AAD的表达条件进行研究,发现采用BL21(DE3)作为表达宿主并且在0.05mmol/L IPTG诱导浓度下菌体的mL-AAD的催化活性最高.对E.coli BL21(DE3)-pET-28a-mlaad进行反应条件优化,结果为pH9,37°C,菌体浓度为0.74g/L时催化活性最高.在此条件下,最终从100mmol/L的酪氨酸中转化得到了72.72mmol/L对羟基苯丙酮酸.与传统化学合成相比,该对羟基苯丙酮酸的制备方法具有环保高效的特点,因此具有较大工业前景.

摘要： 对羟基苯丙酮酸(4-HPPA)是一种酪氨酸代谢中间产物,在食品、制药、化工产业中有着广泛的应用.本研究建立了一种以酪氨酸为底物,利用过表达普通变形杆菌膜联氨基酸脱氨酶(mL-AAD)的大肠杆菌来制备4-HPPA的方法.膜联氨基酸脱氨酶是镶嵌于细胞膜外侧的膜蛋白,其能否高效准确地定位是制备菌体催化剂的关键.为此,研究首先比对了Tat和Sec-Tat两种细胞周质蛋白分泌途径对于菌体催化能力的影响,结果表明,采用Sec-Tat分泌途径的工程菌具有更高的mL-AAD催化活力和更高的生物量,因此更适合制备的菌体催化剂.对mL-AAD的表达条件进行研究,发现采用BL21(DE3)作为表达宿主并且在0.05mmol/L IPTG诱导浓度下菌体的mL-AAD的催化活性最高.对E.coli BL21(DE3)-pET-28a-mlaad进行反应条件优化,结果为pH9,37°C,菌体浓度为0.74g/L时催化活性最高.在此条件下,最终从100mmol/L的酪氨酸中转化得到了72.72mmol/L对羟基苯丙酮酸.与传统化学合成相比,该对羟基苯丙酮酸的制备方法具有环保高效的特点,因此具有较大工业前景.

摘要： 对羟基苯丙酮酸(4-HPPA)是一种酪氨酸代谢中间产物,在食品、制药、化工产业中有着广泛的应用.本研究建立了一种以酪氨酸为底物,利用过表达普通变形杆菌膜联氨基酸脱氨酶(mL-AAD)的大肠杆菌来制备4-HPPA的方法.膜联氨基酸脱氨酶是镶嵌于细胞膜外侧的膜蛋白,其能否高效准确地定位是制备菌体催化剂的关键.为此,研究首先比对了Tat和Sec-Tat两种细胞周质蛋白分泌途径对于菌体催化能力的影响,结果表明,采用Sec-Tat分泌途径的工程菌具有更高的mL-AAD催化活力和更高的生物量,因此更适合制备的菌体催化剂.对mL-AAD的表达条件进行研究,发现采用BL21(DE3)作为表达宿主并且在0.05mmol/L IPTG诱导浓度下菌体的mL-AAD的催化活性最高.对E.coli BL21(DE3)-pET-28a-mlaad进行反应条件优化,结果为pH9,37°C,菌体浓度为0.74g/L时催化活性最高.在此条件下,最终从100mmol/L的酪氨酸中转化得到了72.72mmol/L对羟基苯丙酮酸.与传统化学合成相比,该对羟基苯丙酮酸的制备方法具有环保高效的特点,因此具有较大工业前景.

摘要： 本发明涉及用于从木质类生物质原料物质制备糠醛衍生物的金属催化剂组合物及利用该金属催化剂组合物的糠醛衍生物的制备方法，金属催化剂组合物包含三氯化钌（RuCl

摘要： 本发明涉及一种用于将胱氨酸还原为半胱氨酸的酶，其特征在于该酶是一种融合蛋白，其包含具有KEGG数据库编号EC 1.8.4.8或EC 1.8.4.10的硫氧化还原蛋白(蛋白i)和具有KEGG数据库编号EC 1.8.1.9的硫氧化还原蛋白还原酶(蛋白质ii)的蛋白活性，融合蛋白质的活性至少是相同但未结合的单独蛋白i和ii的混合物活性的100％。本发明还涉及在辅因子存在下通过所述融合蛋白将胱氨酸酶促还原为半胱氨酸的方法。

摘要： 本发明提供了一种催化合成微生物柴油的离子液体催化剂和催化合成微生物柴油的方法，所述催化剂选自1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐([BMIm]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐([BMIm]BF

摘要： 本发明涉及用于从木质类生物质原料物质制备糠醛衍生物的金属催化剂组合物及利用该金属催化剂组合物的糠醛衍生物的制备方法，金属催化剂组合物包含三氯化钌（RuCl

摘要： 本发明公开了一种生物焦气化催化剂和生物焦催化原料，所述催化剂包括碱金属卤化物和碱土金属碳酸盐。所述生物焦催化原料包括生物焦原料、碱金属卤化物和碱土金属碳酸盐。所述生物焦催化原料可以采用干法或湿法进行制备。所述气化催化剂在用于生物焦水蒸气气化反应时，可以大幅度提高水转化率和合成气产率，生物焦的气化反应活性得到显著提高。

摘要： 本发明公开了一种生物焦气化催化剂和生物焦催化原料，所述生物焦气化催化剂包括碱金属卤化物和碱土金属硫酸盐。所述生物焦催化原料包括生物焦原料、碱金属卤化物和碱土金属硫酸盐。所述生物焦催化原料可以采用干法或湿法进行制备。所述气化催化剂在用于生物焦水蒸气气化反应时，可以大幅度提高水转化率和合成气产率，生物焦的气化反应活性得到显著提高。

摘要： 本发明属于生物质资源能源化利用技术领域，具体涉及一种生物质催化裂解系统及生物质催化裂解方法。该物质催化裂解系统包括裂解反应器，所述裂解反应器的下部设有生物质原料进口，顶部出口与沉降器连接；所述沉降器的内部设有第一旋风分离器，所述第一旋风分离器的顶部设有油气出口；所述沉降器的底部为汽提段，所述汽提段的底部贯穿再生器的顶部，并经待生立管与再生器连接，所述待生立管完全置于再生器内，所述沉降器和所述再生器以待生立管为轴同轴布置。可实现生物质催化裂解连续反应再生过程，工艺流程简单，操作简便，易于规模化放大，可用于处理单种或多种混合的农林生物质原料。

摘要： 本发明目的在于提供一种用于保护酶促生物催化剂的方法，所述酶促生物催化剂由初级支持物构成，其被次级基质包裹。更具体的，本发明由具有如下构造的生物反应器体现，其在长期运行后保持生物催化剂的物理完整性和催化活性，同时，允许受保护的生物催化剂从固体中容易的分离，在反应过程中沉淀。更具体的，本发明涉及使用所述生物反应器用于β-内酰胺抗生素的酶促合成，包括不可溶性酶促催化剂，其具有用于固定化的初级基质，所述基质被次级基质包围，其能够保持100％的催化物理完整性和大约100％的催化活性。

摘要： 本发明目的在于提供一种用于保护酶促生物催化剂的方法，所述酶促生物催化剂由初级支持物构成，其被次级基质包裹。更具体的，本发明由具有如下构造的生物反应器体现，其在长期运行后保持生物催化剂的物理完整性和催化活性，同时，允许受保护的生物催化剂从固体中容易的分离，在反应过程中沉淀。更具体的，本发明涉及使用所述生物反应器用于β－内酰胺抗生素的酶促合成，包括不可溶性酶促催化剂，其具有用于固定化的初级基质，所述基质被次级基质包围，其能够保持100％的催化物理完整性和大约100％的催化活性。

摘要： 一种用于固定生物催化剂的载体，是通过将N，N-二烷基丙烯酰胺与阳离子丙烯酰胺单体及水溶性交联单体共聚获得的；一种固定的生物催化剂，是通过将生物催化剂截留在所发明的载体中获得的。