【摘 要】
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多酚化合物在医药和美容产品,以及保健和功能性食品的研究和开发方面受到广泛的关注和重视,主要因为其具有良好的抗炎、抗肿瘤、抗心血管疾病和抗衰老等活性,具有较大的应用价值。无机—有机杂化纳米材料是一类由金属离子和有机成分自组装而成的,具有纳米级大小的较新颖的材料,具有多层次结构和较大比表面体积等优点,作为酶的固定化载体体现了很多优越的性能。酶交联聚集体(Cross-Linked Enzyme Aggr
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多酚化合物在医药和美容产品,以及保健和功能性食品的研究和开发方面受到广泛的关注和重视,主要因为其具有良好的抗炎、抗肿瘤、抗心血管疾病和抗衰老等活性,具有较大的应用价值。无机—有机杂化纳米材料是一类由金属离子和有机成分自组装而成的,具有纳米级大小的较新颖的材料,具有多层次结构和较大比表面体积等优点,作为酶的固定化载体体现了很多优越的性能。酶交联聚集体(Cross-Linked Enzyme Aggregates,CLEAs)是一种集纯化和固定化为一体的无载体固定化酶技术,已被广泛使用。酪氨酸酶是一种含铜的氧化还原酶,能够选择性催化单羟基的酚类物质进行邻位羟基化形成邻位二元酚,并进一步氧化成邻苯醌。酪氨酸酶CLEA及其应用已有一些研究(多出自本实验室),但是应用无机—有机杂化纳米材料(纳米花固定化技术)将此酶进行固定化至今尚未见报道。本文首次采用纳米花固定化技术对酪氨酸酶进行固定化,并将所得到的酪氨酸酶-磷酸铜杂合复合物(Tyrosinase-Cu3(PO4)2Hybrid Composites,TCHCs)用于催化多酚化合物(L-多巴和白皮杉醇)的合成。为增强TCHCs的操作稳定性,利用海藻酸盐凝胶对其进行包埋处理,并探究重复利用性和储存稳定性。本文还以酪氨酸酶交联聚集体(CLEAs)为催化剂进行了3’-羟基紫檀茋的合成。主要的研究成果如下:1.TCHC的制备及其表征利用从蘑菇中提取的酪氨酸酶粗酶液制备出酪氨酸酶-磷酸铜杂合复合物(TCHC),并应用响应面法进行了制备条件的优化。能量散射-X射线光谱证实酶蛋白被成功固定化于磷酸铜上。扫描电镜显示固定化酶形貌由大量多孔、蓬松和较大比表面积的球体组成,这有利于底物进入酶分子活性中心参与反应。与游离酶相比,TCHC在极端条件下仍具有较高活性和较强稳定性。2.TCHC催化多酚化合物的合成利用TCHC作为催化剂进行L-多巴和白皮杉醇的合成,所得到的产物经过HPLC和TLC鉴定得到证实。研究了各种单因素(反应温度、实际pH、L-抗坏血酸浓度、EDTA浓度、酶量)对反应的影响,并确定了两个合成反应的最佳反应条件。在各自催化的最优条件下得到时空收率分别为254.4 mg/L/h和1923.4mg/L/h,均比现有文献所报道的结果要高。体现了TCHC能专一性地、高效地催化合成多酚化合物。3.海藻酸铜凝胶包埋提高TCHC的稳定性用海藻酸铜凝胶对TCHC进一步包埋,能大幅度提高TCHC的操作稳定性:在30℃条件下储存30天后活性几乎没有损失;投入反应重复利用10轮后仍保持78.6%的活性(与扫描电镜的结果吻合)。表明海藻酸铜凝胶是一种良好的包埋材料。4.CLEA催化3’-羟基紫檀茋的合成以酪氨酸酶CLEA为催化剂进行3’-羟基紫檀茋的合成,经响应面法的进一步优化后,得到的3’-羟基紫檀茋产率高达77.9%,高于化学合成法得到的产率。这是第一次用生物法合成3’-羟基紫檀茋,证明了生物法催化合成3’-羟基紫檀茋是可行的。综上所述,经以上两种固定化技术固定化的酪氨酸酶均具有较好的催化性质,能够高效合成所需多酚化合物。新型纳米花固定化技术得到的TCHC与CLEA相比具有酶活性更高,制备条件更简便的优越性。经海藻酸铜包埋后TCHC的操作稳定性得到显著提升。
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