摘要: 烟酸是一种结构简单、理化性质稳定的维生素，具有增强细胞新陈代谢、扩张血管、促进人体和动物生长发育的功能。异烟酸，是一种重要的医药中间体，主要用于制备一线治疗结核病的药物异烟肼。目前的制备方法大都采用化学法。而生物催化具有高效性、高选择性以及对环境友好等优点，其中，利用细胞固定化的方法进行生物催化转化更具有产业化应用前景。固定化细胞技术是指利用物理或化学手段将游离的细胞与固态的不溶性载体相结合，使其保持活性并可反复使用的一种基本技术。

本项研究以筛选出的高活性的水解氰基的菌株恶臭假单胞菌为固定化细胞的研究对象，在传统的固化细胞技术的基础上，较为系统的研究了制备机械强度高、通透性好、传质阻力小的颗粒状固定化腈水解酶产生菌株的方法，并对其转化反应条件进行优化。

本文的主要研究内容如下：

1.对腈水解酶产生菌—恶臭假单胞菌进行固定化条件及转化条件进行优化，实验确定了最佳的固定化条件。

2. 通过查阅文献得知可以用溶剂排除法造孔以降低传质阻力，于是选用不同剂量的PEG400来达到这一目的，发现加入PEG400的量为1%（w/v）时酶活提高最为明显，增大PEG的量，酶活降低，这可能与PEG量过多，固定化细胞机械强度降低、细胞逃逸量增大等原因有关。

3. 底物的浓度对反应体系的影响也较为明显，我们考察了恶臭假单胞菌对底物的耐受性，3-氰基吡啶的浓度梯度为100mM、200mM、300mM、400mM，以此来比较出在实际生产应用中的最佳投料量。

4.将固定化好的细胞放入不同温度的条件下进行反应，考察酶活随时间的变化，以选出最佳固定化温度。

5.固化细胞易于反应体系的分离，因此固定化细胞有一个重要的特点就是可以重复使用，特别是在实际生产中，固化细胞的重复使用性直接关系到产业的效率和效益。故本实验最后考察了固化细胞重复转化3-氰基吡啶和4-氰基吡啶的能力。发现使用至第八次后酶活降至初始酶活的70%左右。

关键词：海藻酸钠；PEG；固定化细胞；3-氰基吡啶；4-氰基吡啶

 

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 烟酸及异烟酸的应用-1

1.1.1 医药-1

1.1.2 食品-1

1.1.3 饲料-1

1.1.4 日用品-2

1.1.5 其他-2

1.2 烟酸及异烟酸的生产工艺-2

1.2.1 硝酸氧化法制烟酸-2

1.2.2 氨氧化法制烟酸-2

1.2.3 生物催化法制备烟酸-2

1.2.4 空气氧化法制备异烟酸-2

1.2.5 氨氧化法制备异烟酸-2

1.2.6 生物催化制备烟酸、异烟酸的意义-2

1.3 固定化细胞技术概况-3

1.3.1 细胞固定化技术发展历程-3

1.3.2 固定化细胞技术的优缺点-4

1.3.3 细胞固定化方法选择-4

1.3.4 细胞固定化的主要载体-5

1.4 本课题研究的意义-6

第2章 恶臭假单胞菌细胞固定化条件的研究-7

2.1 引言-7

2.2 实验部分-7

2.2.1 实验材料-7

2.2.2 实验试剂-7

2.2.3 实验仪器-7

2.2.4 方法-8

2.3 结果与讨论-8

2.3.1 海藻酸钠浓度对细胞酶活的影响-8

2.3.2 氯化钙浓度对细胞酶活的影响-9

2.3.3 固定化时间对细胞酶活的影响-9

2.3.4 PEG400的加入量对细胞酶活的影响-10

2.4 本章小结-11

第3章 固定化细胞转化条件的优化-13

3.1 引言-13

3.2 实验部分-13

3.2.1 实验材料-13

3.2.2 实验试剂-13

3.2.3 实验器材-13

3.2.4 培养基配制-14

3.2.5 细菌和酶活测定方法-14

3.3实验方法-14

3.3.1 温度优化实验-14

3.3.2 pH优化实验-14

3.3.3 菌体加入量对酶活的影响-15

3.3.4 底物浓度对细胞酶活的影响-15

3.3.5 底物耐受性-15

3.3.6温度稳定性-15

3.3.7 固定化恶臭假单胞菌生物转化3-氰基吡啶和4-氰基吡啶-15

3.4 结果与讨论-15

3.4.1 菌株的形态-15

3.4.2 温度对酶活的影响-15

3.4.3 pH对酶活的影响-16

3.4.4 菌体加入量对酶活的影响-17

3.4.5底物浓度对细胞酶活的影响-17

3.4.6 底物耐受性-18

3.4.7温度稳定性-19

3.4.8 固定化恶臭假单杆菌生物转化3-氰基吡啶和4-氰基吡啶-19

3.5本章小结-20

第4章 结论与展望-21

4.1 主要结论-21

4.2 展望-21

参考文献-23

致 谢-27