微生物法生产丙烯酰胺的研究(Ⅱ)——腈水合酶催化反应动力学与失活动力学

在以丙烯腈为原料 ,微生物转化生产丙烯酰胺的过程中 ,酶催化反应是过程的关键。为了了解酶催化的动力学 ,本研究以自由细胞的酶为催化剂 ,进行了腈水合酶的反应动力学和失活动力学的研究。首先研究了菌体浓度、温度、pH值、丙烯腈浓度、丙烯酰胺浓度等对腈水合酶催化反应速度的影响。结果表明 ,在这些因素中 ,温度和丙烯酰胺浓度是最主要的影响因素。 2 8℃时酶活为 5 6 5 9u mL(菌液 ) ,在 5℃时的反应速率仅为 2 8℃时的11 72 % ,相应的表观酶活为 6 6 3u mL(菌液 )。而在丙烯酰胺 45 %浓度条件下的酶活大约只有丙烯酰胺 5 %浓度下的酶活的 1 2。经过对不同温度下的反应速度的研究 ,得到腈水合酶水合反应的活化能为 6 5 5 7kJ·mol- 1 。本文进一步研究了自由细胞状态下 ,菌体浓度、pH值、温度、丙烯腈浓度、丙烯酰胺浓度对腈水合酶失活的影响 ,得到了失活动力学。结果表明 ,在这些因素中 ,对酶失活影响的最主要因素还是温度和丙烯酰胺浓度。尤其当丙烯酰胺浓度到达 35 %时 ,酶活下降得很快 ,在 5 5h后 ,酶活几乎为零。而在丙烯酰胺浓度为 10 %的情况下 ,5 5h的酶活仍然还存在约 5 0 %。试验结果还表明 ,丙烯腈对酶的稳定性的影响很小。经过数据处理 ,得到的 2 8℃的酶失活速率常数为 5℃下的 2 1

苯与长链烯烃烷基化固体酸催化剂失活动力学研究

将催化剂活性和扩散系数与进料时间进行关联 ,建立了考虑内扩散和结焦失活影响的烷基化反应动力学模型方程。利用反应实验数据和稳态时的反应动力学参数 ,进行参数估值 ,建立了烷基化催化剂失活动力学模型。研究结果表明 ,1级失活动力学模型具有较强的拟合实验数据能力 ,其统计检验的可信度高。该模型预测表明 ,烯烃转化率随着进料时间延长不断降低 ;催化剂粒径越大 ,烯烃转化率随进料时间延长先快速下降 ,然后缓慢下降 ;反应温度越高 。

锯缘青蟹N-乙酰氨基葡萄糖苷酶在甲醛溶液中的失活动力学研究

研究甲醛对锯缘青蟹N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAGase EC 3.2.1.52)活力的影响,结果表明:随着甲醛浓度的增大,酶活力呈指数下降,导致酶活力下降50%的甲醛浓度(失活半衰期,IC50)为0.60 mol/L.酶在低浓度甲醛溶液中的失活过程显示为可逆失活.用底物反应动力学方法考察酶在甲醛溶液中的失活动力学,测定游离酶(E)和酶-底物络合物(ES)在甲醛溶液中失活的微观速度常数,并比较游离酶(E)和酶-底物络合物(ES)的正向反应的微观失活速度常数k+0>k′+0,表明底物对酶被甲醛的失活作用有一定的保护作用.正向的失活速度常数k+0和k′+0随着甲醛浓度的增大而增大,而逆向的速度常数k-0随着甲醛浓度的增大而减小,表明随着甲醛浓度的增大,酶变性越来越快,而活力恢复越来越难.

荷叶水提液的絮凝优化工艺及其失活动力学研究

为考察复合絮凝剂(壳聚糖、单宁)的絮凝活性,优化荷叶水提液絮凝工艺条件,对絮凝剂的投加量、温度、搅拌速度进行了水平正交实验.实验结果表明荷叶水提液的最佳工艺条件为:壳聚糖投加量为1.071g/L,单宁投加量为5.357g/L,温度为30℃,转速为60r/min.并在此工艺条件的基础上进行絮凝剂的失活动力学实验研究.实验表明,荷叶水提液在25℃—30℃范围内絮凝选择性好,絮凝活性高;高于30℃时,絮凝活性显著下降.同时验证了复合絮凝剂的失活动力学符合一级反应的失活动力学模型,并讨论了时间、温度同絮凝率及黄酮损失率的关系,并由此推算出失活速率常数、活化能等动力学函数值.为荷叶水提液的絮凝工艺研究及操作条件的选择提供了有价值的理论依据.

福寿螺β-葡萄糖苷酶在脲溶液中失活动力学研究

研究福寿螺β－葡萄糖苷酶在脲溶液中变性作用，测定酶在脲溶液中的失活动力学，测定游离酶（Ｅ）和酶－底物络合物（ＥＳ）的脲失活的微观速度常数，并加以比较，表明底物存在对于酶被脲的失活具有明显的保护作用．

SAPO-34催化剂上甲醇制烯烃反应——催化反应失活动力学

甲醇制烯烃(MTO)催化剂SAPO-34在反应过程中存在失活现象,为了合理设计MTO反应器,需要了解该反应的本征动力学以及催化剂的失活规律,为此在固定床等温积分反应器内进行了甲醇制烯烃反应失活动力学的研究。通过测定不同催化反应时间下反应物和各产物的浓度,考察了催化剂不同使用时间后的催化活性,研究了SAPO-34催化剂的失活规律,建立了5集总反应和失活动力学模型,该模型充分考虑到水和积炭对反应过程的影响。根据实验测定的动力学数据拟合得到了失活反应的动力学常数,该动力学模型预测得到的SAPO-34催化剂上MTO反应产物组成随反应时间的变化规律与实验值吻合很好,说明了获得的动力学模型的可靠性。

Fe-ZSM-5分子筛上N_2O一步氧化苯制苯酚反应失活动力学研究

根据实验现象和对积炭物组成进行的GC-MS分析结果,提出了N2O和苯在Fe-ZSM-5分子筛催化剂上进行催化氧化反应的的失活动力学模型,即产物苯酚引起的连串失活。采用固定床积分反应器系统测定了由催化剂失活引起的N2O转化率随运行时间的变化,所得实验数据用于失活动力学模型参数估值。模型表明:较低反应温度和苯相对N2O过量都可减缓催化剂的失活速率。模型统计检验表明:所得失活动力学方程在显著性水平α=0.05下有较高的拟合精度和可信度。该模型对深入了解N2O一步氧化苯制苯酚反应及指导反应器和再生器设计均具有重要的意义。

甜玉米脂氧合酶酶学特性及热失活动力学

采用分光光度法测定甜玉米脂氧合酶(LOX)的酶学特性及热失活动力学性质,考察了温度、pH值、金属离子及其络合剂浓度对脂氧合酶活性的影响,同时测定了LOX酶促反应动力学及热失活动力学参数,结果表明:脂氧合酶的最适温度为30℃,最适pH值为7.5,在pH值为6的环境中,LOX活性保持相对稳定;Ca2+、K+、Mn2+对LOX活性具有一定的激活作用;而Fe3+、Cu2+、金属离子络合剂及巯基试剂对LOX活性具有抑制作用;LOX催化反应动力学符合米氏方程所描述的单底物酶促反应动力学,其K m为4.37mmol·L-1,V max为13.00U·min-1;LOX的热失活遵循一级反应动力学规律,反应活化能为116.39±0.52 kJ·mol-1,该试验为甜玉米加工贮藏中的LOX活性控制提供了关键参数。

超声结合苹果酸处理对双孢蘑菇多酚氧化酶活性及失活动力学的影响

以双孢蘑菇多酚氧化酶(PPO)为原料,首先考察不同浓度苹果酸处理对PPO酶活性的影响,发现随着苹果酸浓度的增大,PPO酶活性逐渐降低,当苹果酸浓度为60mmol/L时,其活性几乎被完全抑制。然后进一步研究了单独超声处理、中等浓度的苹果酸处理以及超声结合中等浓度苹果酸处理对PPO相对活性的影响,并且对超声结合中等浓度的苹果酸处理PPO的失活动力学进行研究。结果表明:单独超声处理并不能迅速降低PPO的活性,经过60 min处理后PPO活性仍高达81.8%。单独中等浓度的苹果酸处理,在15,20mmol/L苹果酸处理不能显著降低PPO的活性,即使在较高浓度25 mmol/L处理60 min后残留活性仍为63.9%。超声结合中等浓度酸处理能够显著降低PPO的活性,分别经单独超声处理、20mmol/L苹果酸处理和超声结合20 mmol/L苹果酸处理60 min后PPO活性分别为81.8%,79.7%,12.6%。超声结合中等浓度苹果酸处理PPO的失活动力学均符合一级动力学方程,且失活速率常数(k)随着酸浓度的增加而增大,当苹果酸浓度分别为0,25mmol/L时,其失活速率常数(k)为0.33×10-2,4.36×10-2 min-1。同时D值、半衰期(t1/2)随着苹果酸浓度增大而减小并且明显低于单独超声处理的PPO,当苹果酸浓度分别为0,25mmol/L时,其D和t1/2分别为690.9,208.0min和52.6,15.9min。

AB-97分子筛催化剂上苯与乙烯烷基化反应 Ⅲ.失活动力学及失活特征

用催速失活的方法研究了AB -97分子筛催化剂的失活动力学。实验表明 ,催化剂的失活过程具有逆选择性失活特征。由失活动力学对催化剂稳定性的模拟计算可知 ,乙烯空速对催化剂稳定性的影响分为两个阶段 :在低空速阶段 ,随空速的减小 ,稳定期显著增加 ;在高空速阶段 。

副溶血弧菌在低温贮藏过程中的失活动力学特征

本实验对在4℃和-20℃贮藏温度下接种于带鱼样品中的4株副溶血弧菌的失活动力学特征进行了研究,结果表明:在4℃冷藏过程中,60d贮藏期内带鱼样品中副溶血弧菌的残活细胞数降低了6.55～8.22lgCFU,在起始20d内失活速度缓慢,平均下降速率为0.06～0.1lgCFU/d,在第25～35d内失活速度变快,平均下降速率为0.16～0.2lgCFU/d,而在第35～60d的平均下降速率为0.11～0.12lgCFU/d,不同菌株之间下降速度有所差异,其中菌株Vp06001下降速度显著快于其它3个菌株(p<0.01)。在-20℃冷冻过程中,在开始5d内下降速度最快(0.39lgCFU/d),在10～60d下降速度缓慢(0.027lgCFU/d),菌株之间没有显著差异(p>0.05)。应用线性模型、Weibull模型和Log-logistic模型对残活曲线进行了拟合,通过拟合方程计算分析预测值与实测值之间的精确因子(Af)、偏差因子(Bf)、均方根差(RMSE)和相关系数平方(R2)4个评价参数,结果表明:在4℃冷藏过程中Log-logistic模型拟合的精确度显著高于线性模型和Weibull模型(p<0.01);而在-20℃贮藏温度下Weibull模型可以较好的描述Vp的失活动力学特征。

TS-1分子筛催化环己酮氨肟化反应的失活动力学

采用间歇反应器,对液相环己酮氨肟化过程中TS-1分子筛的催化活性变化规律进行了考察,在失活原因分析的基础上建立失活动力学模型:rde=1.01×1014exp(-1.17R×T105)C0A.76C0B.82C0C.38a1.64,并对模型参数进行估值。

锯缘青蟹NAGase在DMSO溶液中的失活动力学

以二甲亚砜(DMSO)为效应物,研究其对锯缘青蟹N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAGase)活力的影响.结果表明,酶的剩余活力随着DMSO浓度增高而迅速下降,当DMSO浓度达4.0 mol/dm3时,酶活力几乎完全丧失.该酶在低于2 mol/dm3的DM-SO溶液中的失活作用表现为可逆过程.导致酶活力丧失50%的DMSO浓度(IC50)为0.75 mol/dm3.应用酶失活过程的底物反应动力学方法测定了游离酶(E)和酶-底物络合物(ES)在不同浓度DMSO溶液中的微观失活速度常数k+0和k+′0,k+0明显大于k+′0,说明游离酶较酶-底物络合物对DMSO更为敏感,底物对酶被DMSO失活有保护作用.随着DMSO浓度增加,逆向微观复活速度常数k-0不断下降,这说明NAGase在高浓度DMSO中失活的可逆性减弱.

丙烯腈水合酶催化动力学及失活动力学研究

对丙烯腈水合酶在丙烯酰胺生产中的一些动力学参数做了探讨.研究表明:ρ(丙烯腈)>30g/L时将引起底物抑制;底物不加限制的情况下,反应速率与菌悬液的加入量成正比关系;温度升高使反应速度明显加快,在28℃时的反应速率为在16℃时的反应速率的2 3倍;同时,温度的升高又使酶的失活加快,用阿累尼乌斯方程对温度与反应速率进行拟合可以得出催化反应的表观活化能50 6kJ/mol,失活反应的表观活化能为12 65kJ/mol.

生物絮凝剂的絮凝活性及失活动力学的研究

为考察生物絮凝剂MBF2的絮凝活性,采用正交实验对其产生菌C2的培养条件进行了优化.结果表明,培养基中主要成分的最适加入量分别为葡萄糖5g/L,(NH4)2SO40.5g/L,尿素5.0g/L,最适pH值为8.0.Molish反应和茚三酮显色反应表明,该絮凝剂的主要成分为蛋白质,是由微生物产生并分泌到细胞外的具有絮凝活性的代谢产物.发酵液的絮凝活性与细胞生长量均在培养48h时达最大.该絮凝剂的絮凝活性受pH值的影响较为显著,在pH6.0～8.0范围内有较好的絮凝效果,其中pH7.0时絮凝率最高为83.7%.热稳定性实验显示,该絮凝剂在25～40℃范围内比较稳定,但在40℃以上时,絮凝活性显著下降.为了研究生物絮凝剂MBF2的失活动力学,建立了该絮凝剂的受热失活一级动力学方程,失活活化能为11.86kJ/mol.絮凝剂MBF2对可溶性色素次甲基蓝的脱色率高达98.6%.

异丁烷脱氢制异丁烯Pt-Sn催化剂的宏观失活动力学

在固定床反应器上研究了异丁烷脱氢制异丁烯时Pt-Sn催化剂的失活动力学。结果表明,外扩散对异丁烷脱氢反应的影响不大,可以忽略不计,异丁烷相对浓度差为0.2%～0.6%,温度差为0.30～0.55℃;内扩散对脱氢反应速率有一定影响,温度差为0.10～0.25℃,效率因子为0.80～0.95;催化剂的使用寿命约为1 d,在0～17 h区间催化剂的活性缓慢下降,17 h后催化剂的活性迅速下降。

凝乳酶热失活动力学研究

为研究凝乳酶在334~343 K热失活动力学表现,利用Arrhenius方程,分别计算得到了不同温度下,凝乳酶的热失活速率常数k、半衰期t_(1/2),并最终计算得到了凝乳酶的失活活化能E_a为(539.58±1.55)k J/mol。335~343 K时,数据线性回归拟合结果较好,凝乳酶的热失活符合一级反应动力学规律。在较低的334 K时,失活速率常数的线性回归分析拟合度较低,凝乳酶在保温前期失活速率常数偏高,而后期偏低,曲线斜率前后差别显著,提示凝乳酶的热失活可能存在中间过渡产物。

脂肪酶的失活动力学与疏水特性研究

在不同温度下考察脂肪酶的失活动力学,并将失活率不同的脂肪酶使用疏水层析色谱进行分析,查看其保留行为。结果表明,设定40℃时的酶活为100%,则酶活为0~100%在疏水层析柱上表现为2.16~2.39 m in的保留时间区间。但是在该保留时间区间内,脂肪酶的热失活引起的结构变化,在疏水柱上的保留时间并不呈线性变化,使用Z值查看脂肪酶与固定相的结合情况,表明Z值的变化与脂肪酶失活情况下的结构变化不存在明显的对应关系。

超临界条件下C_4烷基化催化剂失活动力学的研究

在对工业混合C4 为原料的烷基化反应研究的基础上 ,对La2 O3 SO4 2 - Fe2 O3 /Hβ Al2 O3 催化剂的失活动力学进行了研究 ,建立了该催化剂在超临界烷基化反应条件下的失活动力学方程 ,并对失活因子与超临界流体的密度进行了关联 .

丙烯腈水合酶反应动力学与酶失活动力学研究

在以丙烯腈为原料,微生物转化生产丙烯酰胺的过程中,酶催化反应是过程的关键。为了了解酶催化的动力学,以自由细胞的酶为催化剂,进行了腈水合酶的反应动力学和失活动力学的研究。首先研究了菌体浓度、温度、pH值、丙烯腈浓度、丙烯酰胺浓度等对腈水合酶催化反应速度的影响。结果表明,在这些因素中,温度和丙烯酰胺浓度是最主要的影响因素。经过对不同温度下的反应速度的研究,得到腈水合酶水合反应的活化能为Ea=60.87kJ/mol,酶失活反应的活化能为89.36kJ/mol。