从纳米尺寸效应与酶的生物化学特性相结合的新角度研究多个及多类高固液比生物催化体系中纳米尺寸效应对酶和底物分子自适应结合能力及最终对反应进程的影响,总结和提出相应的反应新历程和新机理;力图阐明不同尺寸分散单元的生化反应与传递变化耦合规律,找出多种纳米尺寸效应耦合强化该类体系化学反应活泼性的主要因素及相应调控措施;并从纳米微粒基本理论及生物反应工程等对此进行理论解释和分析,建立所研究体系定性或定量宏观
本项目主要从纳米尺寸效应与酶的生物化学特性相结合的新角度研究多个及多类高固液比生物催化体系,已取得如下成果(1)在高固液比生物催化体系中进行了甜味剂阿斯巴甜、模型二肽Z-Phe-Leu-Ome的合成及萘普生的拆分实验,与传统生物催化体系相比,新型催化体系的效率显著提高。(2)初步建立了高固液比生物催化体系反应介质的基本指导原则。(3)以微波辐射作为辅助手段代替传统的加热方式合成了胸腺五肽TP5和抗肿瘤多肽AP-9,极大地提高了催化体系的催化效率。(4)利用纳米颗粒优良的理化性质,选择具有生物亲和性的二氧化硅纳米颗粒经处理后与木瓜蛋白酶共价结合,制备纳米颗粒-酶复合催化剂,获得了良好的操作稳定性及催化活性;利用自制介孔材料共价固定化青霉素酰化酶,活力回收超过50%,固定化酶表观活力达到1200U/g (以干重计)以上。(5)用粉末活性炭固定自行筛选得到的施氏假单孢菌(PA-18),以提高固液比,并结合膜生物反应器组合工艺处理PTA生产废水,CODcr去除率超过90%,处理效果良好。(6)自行开发了适合于高固液比体系的5升规模生物反应器,具有良好的传质性能。