光合細菌的固定化及其催化苯乙酮不對稱加氫的研究.pdf

1、隨著人們對手性化合物的深入研究，不對稱合成成為生物化學和有機化學研究領域的一個熱點。目前，手性化合物的合成方法主要有化學合成法和生物合成法，化學合成法由于產物光學純度不高，試劑昂貴，反應條件苛刻，造成環(huán)境污染等缺點使其應用范圍受到很大制約，而生物催化法由于其反應條件溫和、效率高、立體選擇性強而受到人們的廣泛關注。目前，用于生物不對稱合成的催化細胞主要有酵母細胞、霉菌細胞、植物細胞和藍藻細胞等四類細胞，但是這些細胞在催化不對稱加氫反應中都

2、存在各自的不足。本實驗室篩選得到一株不放氧光合作用的光合細菌(Rhodobacter sphaeroides)，在催化苯乙酮不對稱加氫反應過程中克服了其它生物催化劑的不足，但由于細胞的親水特性，在游離細胞的懸浮液中加入大量有機底物對生物催化劑產生毒害作用，使生物催化劑的催化活性降低，甚至毒死細胞;并且用游離細胞進行催化，細胞只能使用一次，不能進行連續(xù)和大規(guī)模的生產。因此，本文的目的是對光合細菌進行固定化研究，旨在降低有機底物對生物催化劑

3、的毒害，提高生物催化劑的穩(wěn)定性和使用率，實現(xiàn)工業(yè)化生產手性醇類。
　　其主要內容如下:
　　(1)通過比較海藻酸鈉、聚乙烯醇、海藻酸鈉-聚乙烯醇混合凝膠的性能，選擇海藻酸鈉-聚乙烯醇混合凝膠作為固定化光合細菌的載體，并對載體的傳質性能、機械強度、穩(wěn)定性、透光性等因素進行了考察。
　　(2)采用單因子和正交試驗的方法，確定了最佳的固定化條件:載體質量濃度比8:2;菌體包埋量200g/L;固定化pH7.0;膠粒大小2mm;

4、交聯(lián)溫度35℃。同時研究了固定化細胞的穩(wěn)定性質，結果表明:固定化細胞的酸堿穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及操作穩(wěn)定性均有提高，連續(xù)重復反應8次，對映體過量值仍在90％以上，說明海藻酸鈉-聚乙烯醇固定光合細菌能夠有效提高穩(wěn)定性和重復使用率。
　　(3)采用氣相色譜法為檢測手段，考察了固定化光合細菌在水相介質中催化反應的特性，結果表明:催化苯乙酮不對稱加氫的最佳反應條件為:底物濃度34mmol/L，固定化細胞用量0.3g/ml，體系的pH7.0，

5、震蕩速度180r/min。在該優(yōu)化反應條件下，產物的收率和光學純度分別高達90.5％和98.3％，且產物構型為(S)-苯乙醇。
　　(4)采用氣相色譜法為檢測手段，考察了固定化光合細菌在水-有機兩相介質中催化反應的特性，結果表明:催化苯乙酮不對稱加氫的最佳反應條件為:水相與有機溶劑相體積比1∶1，初始底物濃度102mmol/L，固定化細胞用量0.2g/ml，振蕩速度160r/min，水相pH值pH7.0，反應時間72h。在該優(yōu)化反