高效降解菌固定化反应器-人工湿地组合工艺处理工业型村镇废水

利用广谱高效毒害有机物降解菌Lysinibacillus sp.FS1(CCTCC M 2013561)开展固定化微生物反应器-人工湿地(IMRICW)组合工艺对工业型村镇废水处理的工程应用研究。工程运行结果表明,组合工艺对COD、TN、NH3-N、TP和TSS的平均去除率分别达到71.5%、59.5%、56.9%、46.0%和82.9%,其中COD和TSS出水均值达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级A排放标准。GC-MS检测结果发现,固定化微生物反应器对混合废水中10种主要有机污染物的去除率均在50%以上,其中毒害有机物3,4-二氯苯酚和乙酸苯酯的去除率分别达到81.2%和95.6%,其脱毒减害作用可减缓人工湿地的生态压力,显著提升组合工艺对COD(P<0.01)、TN(P<0.01)和NH3-N(P<0.05)的去除效果。

螺旋纤维床固定化生物反应器同时产酶降解壳聚糖的研究

采用多孔聚酯泡沫固定里氏木霉 ,在鼓泡柱固定化反应器中同时产酶降解壳聚糖。结果表明通过控制降解时间可以得到不同平均聚合度的降解产物。在 2 8℃ ,pH4 8,通气量 3vvm条件下 ,利用固定化反应器 ,在 30d内连续进行 10批同时产酶降解试验 ,结果发现壳聚糖酶活力和壳聚糖降解率能保持稳定。每批产生的壳聚糖酶活力平均达到 0 15u/mL以上 ,壳聚糖平均降解率为 73%。

用于豆乳生产仿制干酪的固定化蛋白酶反应器

12种离子交换剂和壳聚糖颗粒作为固定化酶的载体进行了试验,比较了固定化酶的酶活稳定性及最佳处理方法。这些载体中,认为多孔强酸性Diaion cation-exchangers(RCP170H和Hpk25)较为理想。用装有75ml固定化酶的反应器处理豆乳,大约能得到2000ml的凝豆乳,如果固定化酶的量提高8倍,同样凝豆乳的量也提高8倍。

固定化酶反应器及其在蛋白质组研究中的应用

综述了近年来国内外酶固定化载体的研究进展,侧重于无机材料和有机聚合物材料上的固定化酶方法;此外,也介绍了固定化胰蛋白酶反应器与分离系统联用在蛋白质样品分析中的应用,并展望了固定化酶反应器的研究方向及其在蛋白质组中的应用前景。

蛋白质组学中的固定化酶反应器制备的研究进展

固定化酶反应器作为蛋白质组学研究中"bottom-up"策略重要的组件,具有酶解快速、酶解效率高、酶稳定性和活性高、简单易操作、能够与多种检测方式联用等优点,对于发展高效快速的蛋白质组学分析方法具有重要意义。本文就固定化酶反应器的制备方法及其在蛋白质组学中的应用做简单的概述,着重介绍酶的固定方法、固定化酶的载体、用于固定的酶的种类。近几年固定化酶反应器的研究集中于提高固酶量、保持酶活性、增加酶解效率、减小非特异性吸附等方面。研究结果表明,采用纳米材料、整体材料等新型载体,提高载体亲水性,采用多酶同时酶解等方法能够有效改善固定化酶反应器的性能,提高蛋白质的鉴定效率。

采用磁性载体制备的固定化酶反应器的载体粒径对蛋白质酶解性能的影响

研究了以不同粒径的磁性颗粒为载体的固定化酶反应器在蛋白质酶解过程中,其粒径大小对团聚、酶解效率和漏切位点等的影响。实验结果表明,纳米级颗粒的酶负载量为亚微米级的3.5倍左右。但当酶固定量相同时,酶解效率基本相当。而在一定程度上加大磁性颗粒的粒径后,团聚现象得到明显改善。选择磁性载体粒径为20nm的固定化酶反应器,对其性能进一步考察。结果显示胰蛋白酶与牛血清白蛋白(BSA)的质量比为1∶1时,即能于1 min内实现快速酶解;当酶解10 min时,其零漏切位点肽段数和蛋白质序列覆盖率基本达到稳定,并明显优于溶液酶解水平。通过对漏切位点的统计分析比较,发现固定化酶解与溶液酶解时的漏切位点规律基本类似。因此,采用不同粒径磁性载体制备的固定化酶反应器均可在蛋白质组学研究中提供快速、高效的酶解。

复合纤维素膜固定化胰蛋白酶反应器及其应用于蛋白质酶解

合成了甲基丙烯酸缩水甘油酯－纤维素复合膜，并以此膜为基质共价键合固定化胰蛋白酶，以Ｎ－苯甲酰－Ｌ－精氨酰乙酯（ＢＡＥＥ）为底物，应用高效液相色谱系统测定了酶固定化膜柱的催化反应特性．研究结果表明：温度、ｐＨ值、离子强度、有机溶剂及蛋白变性剂等都对固定化酶的活力有一定的影响．在最适条件下，固定化胰蛋白酶的活力为 １７ ８００ Ｕ／ｇ干膜，蛋白载量为 ３． ６ ｍｇ／ｇ（≈０． １５ μｍｏｌ／ｇ）干膜，活性回收率达到 ５２％．固定化酶表现出较高的使用和储藏稳定性，在４０℃下，水解ＢＡＥＥ底物２４ ｈ活力无显著变化．固定化酶膜柱在４ ℃冷藏保存 １００ ｄ仍保存 ９０％以上的水解活力．固定化酶反应器被应用于蛋白质酶解的肽谱实验．

建立脑双位点微透析结合高效液相色谱-柱后固定化酶反应器-电化学方法同步监测大鼠腹内侧前额叶皮质和海马中乙酰胆碱和胆碱含量

目的建立同步动态监测清醒自由活动状态下大鼠腹内侧前额叶皮质（mPFC）和海马细胞外液中乙酰胆碱（ACh）和胆碱（Ch）方法,用于药物干预下不同脑区胆碱类神经递质变化研究。方法建立mPFC和海马双位点双通道同步微透析采样技术和高效液相色谱-柱后固定化酶反应器-电化学（HPLCIMER-ECD）方法。通过对清醒自由活动大鼠mPFC和海马同步灌流透析取样,HPLC-IMER-ECD分析药物作用下大鼠mPFC和海马细胞外液中ACh和Ch的动态变化,验证该技术方法的可行性和适用性。结果大鼠mPFC和海马双套管植入术及透析采样后状态表现良好,表明脑双位点双通道同步微透析采样技术可行。HPLC-IMER-ECD法测定ACh和Ch,两者浓度在0.02-2.00μmo·lL-1范围内线性关系良好,ACh最低检测限为10 nmo·lL-1,Ch最低检测限为5 nmol·L-1（信噪比为3∶1）。ACh 0.1,0.4和2.0μmol·L-1日内精密度相对标准偏差为0.87%-1.83%,日间精密度为5.38%-6.80%;Ch日内精密度相对标准偏差为1.60%-2.91%,日间精密度相对标准偏差为5.56%-7.38%;ACh相对回收率为96.0%-113.0%,Ch为102.3%-109.2%。叠氮钠能明显降低mPFC和海马细胞外液中ACh（P〈0.05）,但能显著升高两脑区内Ch含量（P〈0.05）。人参皂苷Rg1可逆转叠氮钠导致的海马区ACh降低（P〈0.05）及mPFC和海马区Ch含量的升高（P〈0.05）。mPFC细胞外液中ACh和Ch较高,受到叠氮钠影响较海马区更敏感。结论脑双位点微透析结合HPLC-IMER-ECD方法能同步监测大鼠mPFC和海马中ACh和Ch含量变化。人参皂苷Rg1可通过调节脑内ACh和Ch动态平衡,增强中枢胆碱能系统的功能。

固定化脂肪酶催化合成棕榈酸异辛酯的反应器制备研究

开发了填充床式固定化酶反应器合成高档化妆品原料棕榈酸异辛酯的生产工艺,以棕榈酸,异辛醇为原料,使用实验室自制的固定化假丝酵母脂肪酶99-125为催化剂。并对反应器的固定化酶用量,底物浓度,循环流速,填充柱径高比等操作参数以及稳定性进行了研究,反应12 h最终的酯化率可达97%,固定化酶使用31批以后,12 h酯化率仍然可以达到93%。

固定化酶酸化反应器/UASB处理黄浆废水的研究

针对现有两相厌氧反应器微生物易流失以及单方面延长酸化相的停留时间导致的过酸化影响后续甲烷化过程的现象，开发了一套新型两相厌氧处理系统，其酸化相是采用大孔树脂固定化酶作生物载体的水解酸化反应器，产甲烷相则是接种了经长期驯化培养的高温厌氧污泥的UASB。采用该装置处理玉米加工过程中产生的富含蛋白质废水（黄浆废水），考察了进水COD浓度和负荷、C／N值等因素对系统处理效能的影响。结果表明：该装置运行稳定，在低C／N值和低负荷条件下，酸化相的酸化率（VFA／COD）即可达30％以上，其出水pH值稳定在6．7～7．0；产甲烷相对COD的去除率为91．3％，进水C／N值对产甲烷相去除COD有明显影响。

动态膜分离式固定化酶反应器操作性能研究

在开发研制的动态膜分离式固定化酶反应器（ＤＭＩＲ）上进行了不同操作形式的连续酶解反应实验， 证明了ＤＭＩＲ具有多功能性，并得到了实验范围内的ＤＭＩＲ的最适操作条件。

动态膜分离式固定化酶反应过程分析

测定了实验系统下固定化酶的本征动力学常数 ,从动力学角度分析研究了所开发研制的动态膜分离式固定化酶反应器 (DMIR)的反应过程 ,给出了无外扩散限制条件下的 DMIR反应器的数学模型 。

固定化酶反应器制备新型烟草保润剂的研究

通过对苹果及其皮渣进行预处理、水解、脱酯转化、脱色、浓缩、干燥等系列处理工艺，获得高纯度果胶．采用先进的固定化酶反应技术，利用α－ 淀粉酶的催化作用，对所得果胶进行低酯化处理；对水解产品与底物进行超滤分离，最终获得高纯度、低酯化度的Ｄ－ 吡喃半乳糖醛酸．

原子转移自由基聚合修饰银丝固定化酶反应器的制备及在蛋白质组鉴定中的应用

针对传统溶液酶解存在的酶解时间较长、酶自切物干扰以及蛋白酶不能重复使用等缺陷,通过电子转移生成催化剂的原子转移自由基聚合法修饰银丝,并以其为载体制备了一种新型的固定化酶反应器。用质谱考察了银丝固定化酶反应器(SW-Trypsin)的酶解效率、重复性和回收率。结果表明:绒毛状聚合物修饰的SW-Trypsin的酶解效率较高,酶解标准蛋白牛血清白蛋白(BSA)20 min后,肽段的氨基酸序列覆盖率可达93%,高于传统溶液酶解方法酶解16 h所得79%的覆盖率。使用该固定化酶反应器于一个月内8次酶解BSA所得的氨基酸序列覆盖率在89%到97%之间,平均覆盖率为94%,显示出良好的稳定性。另外,该固定化酶反应器酶解马心肌红蛋白(MYO)的回收率为87.67%。最后,用SW-Trypsin酶解腾冲嗜热菌全蛋白20 min,所鉴定到的氨基酸序列覆盖率和蛋白数量与同样条件下溶液酶解16 h的结果接近,且零漏切位点肽段的比例更高。加之容易分离的优点,SW-Trypsin在蛋白质组学的应用中具有良好的前景。

循环推流式固定化微生物反应器内部流场数值模拟与结构优化

设计一种循环推流式固定化微生物反应器,并利用Fluent软件对不同结构的反应器内部流场进行了数值模拟,得到反应器内流场多相流的速度分布云图和速度矢量图,揭示了不同结构反应器内流体的流动状态。通过对数值模拟的结果进行分析,得出曝气头安装高度为580mm时,反应器内流体流动更流畅,气提效果更好。通过对循环推流式固定化微生物反应器进行实验验证,证实仿真结果与实验结果吻合。

固定化微生物反应器内气液两相流的CFD模拟与分析

利用CFD软件Fluent对固定化微生物反应器内曝气头不同安装高度下的气液两相流进行了三维数值模拟。采用两相流欧拉-欧拉模型和液相Standard-ε湍流模型,模拟获得了x、z截面处的液速分布图,并分析比较了4种方案下反应器内的液相速度和气液两相混合程度。结果表明:曝气头安装高度450mm、微生物柱安装高度370mm为最佳安装高度。

基于中心辐射树枝状介孔二氧化硅构筑CPO固定化酶反应器及应用

首先制备粒径均匀的具有开放的三维中心辐射树枝状结构的介孔二氧化硅(DSP)粒子,再通过静电相互作用在孔道内负载氯过氧化物酶(CPO)构筑了CPO@DSP固定化酶反应器.通过改变硅源正硅酸乙酯(TEOS)和模板剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)的浓度调控孔径大小,研究了孔径对固定化酶反应器催化活性的影响;同时基于酶促反应动力学分析探讨了孔道内酶催化反应的限域效应,并进一步在CPO@DSP表面包覆海藻酸钠(SA)水凝胶薄膜以抑制酶反应器在使用过程中酶分子的泄露,所得SA-CPO@DSP固定化酶反应器的重复使用性显著提高,循环使用10次后,仍能保持90%以上的催化活性.将SA-CPO@DSP酶反应器用于环境水体中残留抗生素左氧氟沙星的降解,对100μg/mL的底物在25 min内降解率可达88%以上;将该反应器用于苯酚的视觉比色检测,裸眼可检测到5μmol/L的苯酚,表明SA-CPO@DSP酶反应器在环境保护方面具有良好的应用前景.

推流式固定化絮体生物反应器培养ANAMMOX菌试验研究

对ANAMMOX菌的培养及恰当的反应器形式进行了讨论和试验研究。采用推流式固定化絮体生物反应器在半年时间内成功地获得了ANAMMOX活性，并培养出了红色颗粒污泥。在进水氨氮、亚硝酸盐浓度分别小于450mg／L、350mg/L时，出水氨氮、亚硝酸盐浓度基本为0mg／L。出水硝酸盐浓度70mg／L左右，总氮的去除率为80％。

固定化细胞生物反应器

生物催化剂的固定化起源于酶的固定化。自1953年Grubhoffer和Schleith有意识地用树脂将酶固定化以来,生物催化剂的固定化技术逐渐引起研究者的关注,出现了大量关于生物催化剂的固定化方法及其应用的报导。