Cross-linkedα-amylase aggregates on Fe3O4 magnetic nanoparticles modified with polydopamine/polyethyleneimine for efficient hydrolysis of starch

In this workα-amylase was immobilized on magnetic Fe3O4 nanoparticles with polyethylenimine(PEI)/polydopamine(PDA)coating or 3-aminopropyl triethoxysilane(APTES)for the first time via adsorption–precipitation–cross-linking.Compared with the freeα-amylase,the resultant magnetic cross-linkedα-amylase aggregates(PEI/PDA-M-CLEAs and N-M-CLEAs)exhibited excellent thermal and storage stability as well as pH stability.After storage at 25°C for 60 days,freeα-amylase only retained 60%of its initial activity,while PEI/PDA-M-CLEAs and N-M-CLEAs retained 80%and 78%of their initial activities,respectively.Furthermore,N-M-CLEAs and PEI/PDA-M-CLEAs showed good reusability.After 6 repeated uses,PEI/PDA-M-CLEAs and N-M-CLEAs still maintained 65%and 62%of their initial activities,respectively.Especially,PEI/PDA-M-CLEAs and N-M-CLEAs exhibited higher starch hydrolysis efficiency than freeα-amylase.The maximum dextrose equivalent(DE)values of starch hydrolysis by PEI/PDA-M-CLEAs and N-M-CLEAs reached 29.24%and 28.79%within 90 min,respectively.However,the maximum DE values of starch hydrolysis by the freeα-amylase was only 27.89%even in 150 min.The magnetic cross-linkedα-amylase aggregates could be introduced as effective biocatalyst for industrial applications in production of maltose syrups.

磁性交联核酸酶P1聚集体的制备及性质研究

采用磁性纳米颗粒与酶蛋白共沉淀后经戊二醛交联的方法,制备了磁性交联核酸酶P1聚集体,并且对比分析了游离酶和固定化酶的部分酶学性质.优化的最佳制备条件为:硫酸铵质量浓度为0.8 g/mL,沉淀时间为0.5 h,戊二醛体积分数为0.6%,交联时间为2 h,所制得的固定化酶活性回收率为32.4%.酶学性质研究表明,固定化酶的Km值(30.7 mmol/L)明显高于游离酶的(7.27 mmol/L),二者最适反应温度分别为90℃和75℃,最适pH值均为5.2,固定化核酸酶P1对热和酸碱的耐受性明显增强,连续反应6次后酶活力仍保留70%,良好的操作稳定性和磁响应性有利于核酸酶P1的工业化应用.

磁响应交联糖化酶聚集体的制备及催化特性

提出了一种采用羧基磁性纳米粒子制备杂化磁响应交联酶聚集体(M-CLEAs)的方法。表面羧基修饰的约10 nm的磁性纳米粒子与酶分子表面的氨基位点通过静电相互作用,形成复合物,在磁场作用下可将磁性纳米粒子-酶复合物从溶液中分离,经戊二醛交联即形成M-CLEAs。传统的表面氨基修饰的磁性纳米粒子与酶需在沉淀剂作用下,从溶液中分离,而后采用戊二醛共交联,而本方法无须沉淀剂,过程更为简化。以糖化酶为对象,对该过程的影响因素(交联时间、pH、酶浓度、戊二醛浓度等条件)进行了探索,并对制得的M-CLEAs的酶学性质进行了较为详细考察。结果表明,最优制备条件为:酶浓度1 mg·ml-1,磁流体浓度10 mg·ml-1,戊二醛浓度0.25%(质量体积比),在pH 6.0下交联反应6 h,最终载酶量可达80 mg·g^(-1)、比活为50 U·mg^(-1)。制得的固定化酶pH稳定性、热稳定性和储存稳定性均显著改善,可实现糖化酶重复使用10次,仍保留接近60%的酶活。

磁性松香基高分子固定化交联脂肪酶聚集体的制备及性质研究

制备了磁性松香基高分子固定化交联脂肪酶聚集体(固定化CLEAs-L)。研究制备条件对固定化CLEAs-L活性的影响,并研究了固定化CLEAs-L的结构与性质。结果表明,固定化CLEAs-L的最佳制备条件为:沉淀剂无水乙醇用量30%,脂肪酶质量浓度4 g/L,一次交联反应中添加0. 3%的戊二醛,交联反应2 h,二次交联反应中添加1%的戊二醛,交联脂肪酶聚集体与载体的质量比2. 5∶1。在最佳条件下,固定化CLEAs-L的酶活回收率为86. 52%,固定化CLEAs-L的最适温度和pH分别为45℃和7. 0。与游离脂肪酶、CLEAs-L相比,固定化CLEAs-L热稳定性和储存稳定性明显提高;重复操作6次后,固定化CLEAs-L的酶活回收率仍保持在60. 00%以上。

海藻糖合酶磁性交联酶聚集体的制备及其性质研究

采用一步法合成了氨基化MNPs,以其为磁源,制备了海藻糖合酶M-CLEAs,考察了M-CLEAs的制备条件和酶学性质.结果表明,当酶蛋白与壳聚糖修饰的磁性粒子(MNPs-CS1)、戊二醛及壳聚糖浓度比分别为1∶4、1∶1、1∶2时,所得海藻糖合酶M-CLEAs的酶活回收率最高,达到68%.海藻糖合酶M-CLEAs的最适反应温度为60℃,最适反应p H为7.0,对热和p H的耐受性均优于游离海藻糖合酶,并且具有较好的重复使用性能.

β-半乳糖苷酶磁性交联酶聚体的制备及性质研究

制备了β-半乳糖苷酶磁性交联酶聚体,优化了制备条件,并对其酶学性质进行了系统研究.实验结果表明,最优的制备条件为,4.2 mg Fe3O4磁性纳米颗粒,20 mg/m L的BSA 2m L,吸附时间为1.5 h,β-半乳糖苷酶酶液50μL,沉淀剂为异丙醇,体积比为1∶1,沉淀时间1h,戊二醛体积分数为0.125%,交联时间1 h,在此条件下得到的β-半乳糖苷酶M-CLEAs酶活保留率为58.67%.扫描电镜观察显示β-半乳糖苷酶磁性交联酶聚体呈多孔结构,比表面积大.与游离酶相比,β-半乳糖苷酶M-CLEAs具有更加宽泛的催化温度和p H范围,同时表现出较好的重复利用性.

磁性交联β-葡萄糖苷酶聚集体的制备及性质

采用磁性固定化酶技术制备磁性交联β-葡萄糖苷酶聚集体,优化了制备条件,并对其酶学性质进行了研究。正交试验结果表明,最优制备条件为:β-葡萄糖苷酶2 mg、沉降剂体积1 ml、磁性铁氧化物颗粒质量6 mg、戊二醛浓度15 mmol/L、交联时间2 h。在该条件下制备的磁性交联β-葡萄糖苷酶聚集体比活力可达6.44 U/mg,酶活回收率达80.5%。电镜观察显示磁性交联β-葡萄糖苷酶聚集体呈球状颗粒,单分散性好,直径约为50μm。与游离酶相比,磁性交联β-葡萄糖苷酶聚集体热稳定性及酸碱稳定性均有所提高,K m增大,操作稳定性良好,对磁场有较强的耐受性。