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关键词：
展示,南极,酵母,脂肪,酵母,细胞,催化,合成,芳香,
发表时间：
2010-12-02 13:22:57
展示南极假丝酵母脂肪酶B 的毕赤酵母全细胞催化合成短链芳香酯
生物 | -> | 1146| 0| 1.822038MB |展示,南极,酵母,脂肪,酵母,细胞,催化,合成,芳香,
摘 要: 展示酶的酵母细胞作为全细胞催化剂, 既具有固定化酶的优点, 又有制备简单、成本较低的特点。本研究将细胞表面展示南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B, CALB)的重组毕赤酵母用于非水相中催化合成短链芳香酯, 通过滴定和气相色谱的方法测定底物酸的转化率, 从底物的碳链长度、醇的结构、酵母冻干粉的添加量、底物浓度及底物的酸醇摩尔比等方面考察了展示CALB 的毕赤酵母全细胞催化合成短链芳香酯的特性。研究结果表明: 该全细胞催化剂可催化C10 以下的酸和醇直接酯化合成多种短链芳香酯, 酸的转化率达到90%以上; 其中己酸和乙醇为酶的最适底物; 酵母冻干粉的添加量20 g/L(306.0 U/g-dry cell)、己酸浓度0.8 mol/L、酸醇摩尔比1:1.1 是合成己酸乙酯的最佳条件。在此条件下反应1.5 h, 己酸的转化率达到97.3%。在现有的关于脂肪酶非水相催化合成短链芳香酯的报道中, 该全细胞催化剂显示出较好的底物耐受性以及较高的催化反应速率。因此, 展示CALB 的毕赤酵母全细胞催化剂在合成短链芳香酯方面具有较大的商业化应用潜能。
脂肪酶作为一种高效的生物催化剂, 在非水相中催化合成反应是其商业化应用的重要部分。目前,脂肪酶已经被证实可催化合成一系列芳香酯[1-2]。但是采用游离脂肪酶为催化剂, 酶的分离、再生、循环使用困难。实际应用中, 大多需要将脂肪酶进行固定化, 增强酶的稳定性和重复利用能力, 延长酶活性的半衰期[3]。虽然已有很多文章报道了有效的固定化方法, 例如: 将酶吸附在固体载体表面[4-5],共价地结合到高分子材料上[6]以及包埋在疏水凝胶中[7-8]。然而, 商品化的固定化脂肪酶价格仍然昂贵,限制了其在工业化大生产中的应用。
利用酵母表面展示技术, 将酶固定在酵母细胞表面, 以全细胞作为生物催化剂实现催化是另外一种简单易行的方法。在众多脂肪酶中, 南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B, CALB)的用途最为广泛。目前, 国外己经开展了有限的以展示CALB 的酵母全细胞作为催化剂的应用研究。如Kato 等[9]通过凝集素锚定系统将CALB 展示在酿酒酵母Saccharomycescerevisiae 表面, 构建了对短链脂肪酸底物偏好的全细胞催化剂。Tanino 等[10]利用絮凝素Flo1p 将CALB 展示在酿酒酵母表面, 仅简单尝试了催化正丁醇与脂肪酸的酯化反应。但这些研究局限于酿酒酵母表面展示系统, 且普遍存在反应时间长、转化率低、酶易失活等问题。国内则罕有这方面的报道。
本实验室首次成功地利用毕赤酵母Pichiapastoris 表面展示系统将CALB 锚定在毕赤酵母细
胞表面, 在此基础上, 将高密度发酵得到的毕赤酵母发酵液通过冷冻离心和真空冷冻干燥制得全细胞冻干粉, 用于非水相催化合成短链芳香酯, 并从底物链长、酵母冻干粉添加量、底物浓度以及底物的摩尔比等方面对该全细胞催化剂在非水相中催化合成短链芳香酯的特性进行研究。
利用酵母表面展示技术, 将酶固定在酵母细胞表面, 以全细胞作为生物催化剂实现催化是另外一种简单易行的方法。在众多脂肪酶中, 南极假丝酵母脂肪酶B(Candida antarctica lipase B, CALB)的用途最为广泛。目前, 国外己经开展了有限的以展示CALB 的酵母全细胞作为催化剂的应用研究。如Kato 等[9]通过凝集素锚定系统将CALB 展示在酿酒酵母Saccharomycescerevisiae 表面, 构建了对短链脂肪酸底物偏好的全细胞催化剂。Tanino 等[10]利用絮凝素Flo1p 将CALB 展示在酿酒酵母表面, 仅简单尝试了催化正丁醇与脂肪酸的酯化反应。但这些研究局限于酿酒酵母表面展示系统, 且普遍存在反应时间长、转化率低、酶易失活等问题。国内则罕有这方面的报道。
本实验室首次成功地利用毕赤酵母Pichiapastoris 表面展示系统将CALB 锚定在毕赤酵母细
胞表面, 在此基础上, 将高密度发酵得到的毕赤酵母发酵液通过冷冻离心和真空冷冻干燥制得全细胞冻干粉, 用于非水相催化合成短链芳香酯, 并从底物链长、酵母冻干粉添加量、底物浓度以及底物的摩尔比等方面对该全细胞催化剂在非水相中催化合成短链芳香酯的特性进行研究。
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