微囊化共固定細(xì)胞和輔酶體系制備L-苯丙氨酸的研究.pdf

1、L-苯丙氨酸是組成蛋白質(zhì)重要的氨基酸之一，作為人體必需的氨基酸在醫(yī)藥和食品添加劑行業(yè)有廣泛的用途。近年來更多地用來作合成新型保健甜味劑阿斯巴甜的重要原料使得市場(chǎng)對(duì)L-苯丙氨酸的需求猛增。利用固定化細(xì)胞制備L-苯丙氨酸具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)性，前期研究發(fā)現(xiàn)輔酶磷酸吡哆醛的流失是造成固定化細(xì)胞酶活下降較快的主要原因，本論文通過構(gòu)建纖維素硫酸鈉-聚二甲基二烯丙基氯化銨(NaCS-PDMDAAC)微膠囊固定化體系，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞和輔酶的共固定化，以獲得活性穩(wěn)

2、定的固定化細(xì)胞，為固定化細(xì)胞制備L-苯丙氨酸工藝的規(guī)?；瘧?yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　 本論文主要開展了微膠囊原料纖維素硫酸鈉制備，微晶纖維素固定化輔酶磷酸吡哆醛研究，以及共固定化細(xì)胞酶法制備L-苯丙氨酸的研究。
　　 分別以脫脂棉和木質(zhì)纖維素為原料，選用非均相反應(yīng)方法制備NaCS，并對(duì)其制備條件進(jìn)行了優(yōu)化。確定的優(yōu)化條件為：選擇木質(zhì)纖維素、濃硫酸：正丙醇為1.4:1(v/v)、反應(yīng)時(shí)間120分鐘，反應(yīng)溫度-6℃。并根據(jù)確定的反應(yīng)

3、條件范圍，對(duì)制備條件進(jìn)行優(yōu)化，最終確定利用木質(zhì)纖維素在固液比為30:1、攪拌轉(zhuǎn)速為150rpm、H2SO4：PrOH為1.35:1、反應(yīng)溫度為-8℃、反應(yīng)時(shí)間為120min時(shí)得到產(chǎn)物產(chǎn)率為54％～65％，取代度39％～42.3％，運(yùn)動(dòng)黏度為34.5±4-2.3 mPa·s，產(chǎn)品可以滿足實(shí)驗(yàn)需要，且制備過程中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。
　　 以自制的纖維素硫酸鈉制備NaCS-PDMDAAC膠囊。當(dāng)NaCS濃度在2％以下時(shí)膠囊不易成型，基

4、本不能制備膠囊，當(dāng)NaCS濃度高于6％時(shí)，由于溶液黏度太大也不利于膠囊的制備，在NaCS濃度為5％、PDMDAAC濃度為5％時(shí)制備得到膠囊膜強(qiáng)較好，滿足實(shí)驗(yàn)要求。膠囊制備過程中，在其中添加不同類型添加劑，對(duì)其成膜強(qiáng)度考察研究發(fā)現(xiàn)添加甘油對(duì)膠囊膜強(qiáng)幾乎沒有影響，添加CMC和殼聚糖兩種離子聚合物時(shí)膜強(qiáng)得到一定的提高，在NaCS溶液中添加氯化鈣時(shí)，當(dāng)濃度達(dá)到8.5g/L時(shí)膜強(qiáng)達(dá)到5.01N，相比添加別的物質(zhì)，以及不添加氯化鈣時(shí)膜強(qiáng)得到大幅度提

5、高，比較有利于實(shí)驗(yàn)及工程應(yīng)用。微晶纖維素添加量1.6％以下，濕細(xì)胞添加量8％以下，對(duì)膠囊膜強(qiáng)影響較小。
　　 對(duì)微晶纖維素固定化輔酶PLP進(jìn)行了研究，以微晶纖維素為載體，通過重氮化反應(yīng)固定磷酸吡哆醛，SESA最佳使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％、亞硝酸鈉的滴定量為4ml、反應(yīng)時(shí)間為10小時(shí)。所制備的微晶纖維素固定化輔酶對(duì)維持固定化細(xì)胞活力有效果。
　　 利用NaCS-PDMDAAC膠囊共固定化細(xì)胞和固定化輔酶，對(duì)共固定化條件進(jìn)行研究

6、。共固定化細(xì)胞制備過程中最佳細(xì)胞固定量為5％，固定化輔酶添加量為0.15％。共固定化細(xì)胞酶法制備L-苯丙氨酸最佳轉(zhuǎn)化溫度為40℃、最佳反應(yīng)pH為9.2，對(duì)其進(jìn)行批次轉(zhuǎn)化，研究得到共固定化細(xì)胞轉(zhuǎn)化半衰期為31d。
　　 通過本論文研究，構(gòu)建了微膠囊共固定化含酶細(xì)胞和固定化輔酶，并成功應(yīng)用到酶法制備L-苯丙氨酸，取得了明顯的效果，延長(zhǎng)了固定化細(xì)胞的使用壽命，降低了因批次添加PLP而增加的成本，為輔酶和細(xì)胞共固定化創(chuàng)立了新的方法，為其