酶改性技术研究

酶具有催化效率高、催化专一性强等显著特点,然而,酶的活力和稳定性往往不能满足应用的要求.为了改进酶的催化特性,笔者及其所在课题组20多年来长期进行酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化、酶定向进化等酶改性技术的研究,发现通过酶的改性,可以显著改进酶活力和稳定性.文中对笔者及其所在课题组在酶改性技术方面的研究成果和进展作了介绍.     

酶生物传感器的研究进展

简要介绍了酶生物传感器的工作原理、分类以及酶生物传感器在环境监测、食品分析、生物医学等方面的应用,探讨了影响酶传感器研究进展的瓶颈,并展望了其应用前景.     

一株脂肪酶的筛选和产酶条件及其酶性质的研究

从东营油污样中分离获得一株产脂肪酶的菌株BYCM-1,经鉴定为根霉属.研究了该菌株的产酶条件及其酶性质.研究表明该酶最适的产酶条件为:培养基初始pH 6.5,温度40℃,培养时间72 h.酶作用的最适pH值为8.0,最适温度为40℃.Ca2 和K 对酶活性有一定的激活作用,而Mg2 ,Cu2 ,Fe2 对酶活性有不同程度的抑制作用.     

改性离子交换树脂固定化漆酶及其动力学性质研究

环氧基改性的丙烯酸系树脂含环氧基,环氧基可在温和条件下与蛋白质上的亲核基团氨基反应而实现其固定化.研究了环氧基改性的离子交换树脂固定化漆酶的最优条件和固定化漆酶的酶学性质,结果表明,固定化漆酶时,在硫酸铵浓度为1.5mol·L-1、加酶量0.2U·g-1、pH 6.5、温度35℃条件下固定3h,测得固定化酶活性最好,比活力为0.026U·g-1,活力回收率为3.67%;该固定化酶催化反应的的最适温度为45℃,最适pH 4.5,米氏常数(Km)为1.233×10-3 mmol·L-1.锰离子、铁离子和钙离子在4×10-3~4×10-4 mol·L-1浓度之间时对固定化漆酶活性有抑制作用,在4×10-5~4×10-6 mol·L-1浓度之间时有激活作用.     

土壤酶在环境中的应用

1899年,在美国俄亥俄州召开的美国科学进步学会年会上,Woods首次提出有关土壤酶的研究报告.可是,由于当时缺乏有效的研究方法,难以理解土壤酶的真实性质,因此,在以后的50年中,土壤酶学的研究受到了限制.19世纪50年代后,随着植物和动物生物化学研究的进步,许多这方面的理论研究成果与方法被引入土壤酶的研究,从而加深了对土壤中许多酶促反应的认识,开始应用土壤酶学来研究现代农业问题与环境问题.本文根据近年来国外有关的研究资料,就土壤环境中酶的应用论题作一综述.     

辣根过氧化物酶的提取

辣根过氧化物酶(HRP)属血红素蛋白质,是目前酶工业中使用最普遍的一种酶,它既可用于定位检测,又能用于定量测定。精制HRP售价达2200元/克。HRP广泛分布于植物体中,尤其在鲜辣根(十字花科蔬菜)中含量极高。我国辣根资源极为丰富,本方法即介绍以新鲜辣根或辣根皮为原料提取HRP技术。     

玉米秸秆高效糖化菌株筛选及其产酶条件研究

高产纤维素酶和半纤维素酶菌株可以有效提高木质纤维素原料制燃料乙醇的产率.研究采用刚果红羧甲基纤维素钠培养基,并结合滤纸条培养基进行初筛,以玉米秸秆粉为发酵培养基进行复筛,筛选到纤维素酶和半纤维素酶高产菌Z-7真菌.采用摇床液体发酵试验并测定纤维素酶活和半纤维素酶活以确定Z-7真菌的最优产酶条件.结果表明,250 mL三角瓶的最佳装瓶量为50 mL,接种量为3%,pH值为5.5,摇床培养温度38℃,最佳产酶时间48 h,在此条件下该菌产CMC-Na酶活达到100 u/mL,半纤维素酶活达到126.6 u/mL.     

苯丙氨酸解氨酶印迹交联酶聚体的制备及部分催化性能研究

苯丙氨酸解氨酶(PAL)是酶法生产L-苯丙氨酸的关键酶,目前主要利用红酵母PAL进行转化,但红酵母PAL稳定性较差,妨碍了其工业化的应用。该研究将交联酶聚体和印迹酶的制备方法相结合,制备出新型固定化酶-苯丙氨酸解氨酶印迹交联酶聚体,筛选出最优的底物印迹分子,并考察了该固定化酶的部分特性。结果表明,反式肉桂酸是制备印迹PAL交联酶聚体的最适底物,所制备印迹交联酶聚体的最适催化温度和pH值分别是50℃和10.5,并表现出较好的重复使用性,连续催化9个批次后,仍保持了32%的酶活保留率。     

多孔菌（Polyporus）多酚氧化酶的性质研究

研究了多孔菌（PoLyporus）多酚氧化酶的产酶曲线及酶作用最适条件;结果表明在该培养条件下,多孔菌第12天达产酶高峰,峰值酶活为529μ/ml,酶作用的最适PH值为6.0,最酶解温度为30℃,Mg^2 对漆酶有激活作用,而Ag^ 、Cl^-则能明显无抑止漆酶活性。     

产几丁质酶菌株的分离与鉴定及产酶条件优化

从土壤中分离到一株产几丁质酶的细菌LL-C.该菌经16S rDNA序列同源性分析及形态培养特征、生理生化特征分析,鉴定为Luteibacter rhizovicinus,属于黄单胞菌科(Xanthomonadaceae).以不同发酵时间、碳源、氮源、起始pH值、培养基装液量和培养温度为因素,考察LL-C菌株产几丁质酶的优化条件.结果表明,最有利于该菌产几丁质酶的条件:碳源为胶体几丁质、氮源为(NH4)2SO4,培养基起始pH值为4.5,培养基装液量为30 mL,培养温度为32 ℃,振荡培养时间为7 d,此优化条件下,摇瓶产酶活力为115.02 μkat·L-1.     

超级电容器隔膜材料的制备与研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米MnO2，同时制备了琼脂膜隔膜材料，并分别以琼脂膜和隔膜纸为隔膜材料组装成电容器，进行恒流充放电测试．结果表明，应用琼脂膜的超级电容器的性能优良，与隔膜纸的相比，电容容量提高了69％，充放电效率提高了11％．     

改性海藻酸钠-壳聚糖双极膜的性能及其在电合成乙醛酸中的应用

分别用戊二醛和二价锡离子改性壳聚糖和海藻酸钠,制备改性海藻酸钠-壳聚糖双极膜.用扫描电镜观察膜的形貌,IR分析表明该聚合物膜两边分别含有-NRH2 、-COO-官能团.该膜溶胀率较小,并能稳定存在于酸碱溶液中.将该膜应用于电合成乙醛酸体系,在电场的作用下,双极膜中水解离产生的H 传输入阴极室中,及时地补充了电生成乙醛酸时消耗的H .     

预膜法用于控制膜生物反应器膜污染

膜污染问题限制了膜生物反应器的大规模应用,故通过2个处理生活污水的平行膜生物反应器的对比实验,验证预膜法对于控制膜污染的作用．整个实验进行253d,分3个阶段,每个阶段开始时用氢氧化铁絮体对膜生物反应器A中的膜组件进行预膜,膜生物反应器B中的膜组件作为空白进行对比．实验结果表明,在稳定运行阶段,膜A的比通量高于膜B,并且膜生物反应器A的出水水质优于膜生物反应器B．研究证明了预膜对于控制膜生物反应器中的膜污染是有效的．     

典型薄膜空间结构耦合动力学仿真分析

对典型薄膜空间结构运动过程进行动力学仿真,通过有限元仿真计算求解薄膜空间结构运动过程的动力学响应,分析结构展开过程的构型变化、应力分布情况;通过分析薄膜空间结构系统动能变化研究其运动过程及展开稳定性问题.利用非线性有限元软件SAMCEF Mecano对自碰撞、矩形展开和弹性气球充气扩展3种典型薄膜空间结构进行有限元建模,通过定义薄膜与薄膜的自接触、薄膜与柔性结构接触完成耦合状态下的数值仿真运算.仿真结果表明,运用SAMCEF Mecano可以实现薄膜空间结构典型运动方式的耦合动力学仿真分析;薄膜空间结构动力学特性受不同运动方式影响;薄膜结构展开速率越小其展开稳定性越好.      

氯甲基化聚砜/聚砜共混超滤膜的制备

以氯甲基化聚砜(CMPSF)和聚砜(PSF)为膜材料,以聚乙二醇(PEG600)为添加剂,采用L-S相转化法制备CMPSF/PSF共混超滤膜.对CMPSF/PSF共混膜进行季铵化探索,并通过扫描电镜观察膜的断面结构.运用均匀设计方法安排实验,用SPSS软件进行数据处理,得到水通量的回归方程.通过单因素影响模拟计算,考察共混比、聚合物浓度、添加剂浓度和挥发时间等制膜条件对水通量的影响.研究结果表明,最优制备参数是:聚合物总浓度为22%,共混比(m(CMPSF)/m(PSF))为1/4,添加剂含量为6%,蒸发时间为90 s.CMPSF/PSF共混超滤膜的水通量为195.3 L/(m2 ·h),在操作压力为0.2 MPa时对聚乙烯醇PVA(相对分子质量为31 000～50 000)的截留率为99.5%;CMPSF/PSF共混膜季铵化后水通量降低,截留率变化不大;CMPSF/PSF共混膜断面形态属于典型的非对称指状孔结构,季铵化后膜发生了溶胀.     

液膜法烟气脱硫试验：Ⅰ含浸液膜渗透器特性

研究了以柠檬酸钠，亚硫酸钠，亚硫酸氢钠溶液为膜液，不同的膜液浓度、膜厚，不同孔径的高分子膜，进科气速等因素对二硫化硫通过含浸液膜透器时通量的景影响，分析各种因素对二氧化硫渗透通量产生影响的原因。采用适宜的膜液及膜液浓度可使二氧化硫的渗透通量得到极大的提高。     

膜蒸馏法浓缩中药提取液过程膜污染机理类型的确定

用聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜对中药提取液进行直接接触式膜蒸馏,测定了不同封装分率和料液流量下的跨膜通量。应用膜污染机理中的4种过滤模型分别对实验数据进行线性拟合,结果发现滤饼过滤模型的拟合程度最好。这说明在所研究的过程中膜污染物基本没有进入膜孔,为时短暂的膜孔堵塞也可以忽略,膜表面上滤饼层增厚是导致跨膜通量下降的最直接原因。     

测量膜电位的一种简易方法

分析了膜电位的测量原理,设计了用电位差计测量膜电位的实验,生物膜采用自制的蛋膜.实验表明:当蛋膜两侧氯化钾溶液浓度的比值增大时,膜电位随之增大,膜电位的大小与膜两侧氯化钾溶液浓度比值的对数线性相关,但两者并不满足能斯特方程.     

十二烷基苯磺酸钠对膜蒸馏过程膜润湿的研究

利用聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的水溶液为介质,通过考察温度、原料质量分数以及是否加入NaCl等因素对跨膜通量的影响来研究膜润湿的过程。结果表明：膜蒸馏过程中膜润湿的进程与膜表面孔径的分布有关,表面活性剂分子由于表面扩散作用在部分润湿膜孔内爬伸的过程中,由于热侧气液界面处温度的降低导致的传质推动力降低占主要作用。当膜孔全润湿后,通量完全由膜两侧渗透压决定,脱盐率下降到较低水平。降低膜蒸馏的温度或降低SDBS含量均可以减缓膜蒸馏膜润湿的进程;加入NaCl导致溶液表面张力增大,也可以减缓膜润湿。     

抗猪脂肪细胞膜蛋白抗体的制备及测定

猪屠宰后,立刻取其背部皮下脂肪组织在37℃膜萃取液中匀浆,用差速离心法和密度梯度离心法提取脂肪细胞膜蛋白,经SDS-PAGE分析,背部脂肪细胞膜蛋白与其他组织细胞膜蛋白具有较大差异,但也有一些相同的膜蛋白.以猪背部脂肪细胞膜蛋白为抗原,免疫雄性家兔,制备抗猪脂肪细胞膜蛋白血清,经酶联免疫反应(ELISA)测定,血清效价达到1:12800.同样,用ELISA和Western-blotting测定抗体与其他组织细胞膜的交叉反应,结果显示:抗猪脂肪细胞膜抗体与其他组织细胞膜有交叉反应,但反应性不高.