新型氧化硅固定化腈水合酶的制備及應(yīng)用.pdf

1、腈水合酶催化腈類化合物生成相應(yīng)的酰胺類化合物，在工業(yè)生產(chǎn)丙烯酰胺、煙酰胺等化合物方面具有重要的應(yīng)用。腈水合酶特異性高，利用其生產(chǎn)酰胺能耗低、副產(chǎn)物少。但是游離的腈水合酶穩(wěn)定性差、易失活、難以回收利用，將酶固定化可以很好地解決上述問題。氧化硅材料是最為常見的固定化酶載體之一，它形式多樣、無毒害、生物相容性好，被認(rèn)為是適用于酶固定化的較為理想的載體。本研究以鈷型腈水合酶ES-NHT-118為模型酶，以氧化硅材料為載體，分別采用包埋法和固載化

2、交聯(lián)酶聚集體（cross-linked enzyme aggregates, CLEAs）的方法進(jìn)行酶的固定化。對固定化酶的制備過程、催化性能和穩(wěn)定性進(jìn)行研究，并將兩種氧化硅固定化腈水合酶用于煙酰胺的制備。主要內(nèi)容如下：
　　（1）仿生氧化硅包埋固定化腈水合酶（Encapsulated NHase）的制備以及性能研究。以正硅酸甲酯為前驅(qū)體，聚二甲基二烯丙基氯化銨為催化劑，溫和快速地實(shí)現(xiàn)腈水合酶的包埋。固定化酶的顆粒直徑約為100n

3、m，包埋率高于98.0％，酶活回收率為26.7%?？疾炝擞坞x酶與固定化酶的熱穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性、操作穩(wěn)定性以及儲藏穩(wěn)定性。與游離酶相比，Encapsulated NHase的穩(wěn)定性有了明顯的提高。同時(shí)，Encapsulated NHase顯示了良好的重復(fù)使用性能。
　?。?）介孔氧化硅固載化腈水合酶交聯(lián)酶聚集體（NHase-CLEAs@MOS）的制備及性能研究。以洋蔥狀介孔氧化硅（MOS）這一新型氧化硅材料為載體，首先吸附腈水合酶

4、，再以葡聚糖醛為交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)。從透射電鏡圖可以看出，MOS具有清晰的彎曲的多層結(jié)構(gòu)，每層間距約為15 nm。優(yōu)化的制備條件如下：腈水合酶濃度0.0262 mg/mL，葡聚糖醛濃度1.43 mg/mL以及交聯(lián)時(shí)間2h，酶活回收率可達(dá)48.2%?？疾炝擞坞x酶和固定化酶的熱穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性以及儲藏穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，NHase-CLEAs@MOS的穩(wěn)定性優(yōu)于游離酶，且與僅吸附不交聯(lián)的固定化酶（NHase@MOS）相比，機(jī)械穩(wěn)

5、定性明顯提高。同時(shí)，與常見的介孔氧化硅材料SBA-15相比，以MOS為載體的固定化酶對底物丙烯腈的親和能力更高。
　　以Encapsulated NHase和NHase-CLEAs@MOS為催化劑水合3-氰基吡啶制備煙酰胺。優(yōu)化的制備條件為反應(yīng)溫度40℃，pH7.0，腈水合酶活性4.36 U。Encapsulated NHase的重復(fù)使用性能優(yōu)于NHase-CLEAs@MOS。通過動力學(xué)分析，Encapsulated NHase和