固定化酶反应器的耦联及高纯度D-蛋氨酸的制备

摘要

本文将固定化菌体与固定化酶实现了耦联，用于拆分乙酰-DL-蛋氨酸，先用固定化菌体对乙酰-DL-蛋氨酸进行初拆分，再用固定化酶在填充床反应器内进行高效拆分。通过乙酰-D-蛋氨酸的水解并采用离子交换分离的方法制备了高纯度的D-蛋氨酸。 考察了十种DEAE-D/H弱碱性大孔树脂对氨基酰化酶的固定化酶活，研究发现，DEAE-D/H-8作为固定化载体，具有较好的固定化效果，固定化酶活可达1340-1420U/g，酶活收率为39％左右。通过对载体结构分析发现，载体在固定化酶后仍保持着良好的大孔状结构，并发现当载体的比表面较大时，具有较好的固定化效果。 提出了固定化菌体与固定化酶反应器的耦联模型，并确定了耦联点为底物在菌体反应器中达到75％的拆分率。底物首先通过固定化菌体的CSTR反应器，在反应32h后，进入固定化酶填充床反应器，层高度选为25em，线速度为1.18m/h，则拆分率可达到99％以上。 通过将乙酰-D-蛋氨酸在酸性条件下的水解并经过离子交换柱分离的方法制各了高纯度的D-蛋氨酸。通过研究得出乙酰-D-蛋氨酸在酸性条件下水解的最佳反应条件，脱乙酰率达97.87％；分析得出了流出液中D-蛋氨酸浓度与pH之间的关系以及贯穿曲线的贯穿函数、交换区高度等参数。通过本方法制备的D-蛋氨酸纯度达99.749％，脱乙酰收率为88.96％。 采用与乙酰-D-蛋氨酸相同的水解条件，制备了高纯度的D,L-苯丙氨酸。研究了离子交换过程中的贯穿曲线和洗脱曲线，得出了流出液中D,L-苯丙氨酸浓度与pH之间的关系，并确定了洗脱过程的操作温度为70℃。通过本方法制备的D,L-苯丙氨酸纯度达99.659％，脱乙酰收率为88.56％

目录

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第一章文献综述

1.1蛋氨酸的性质及市场分析

1.1.1 L-蛋氨酸的应用

1.1.2 D-蛋氨酸的应用

1.1.3 L-蛋氨酸的生产方法

1.1.4 D-氨基酸的生产方法

1.2氨基酰化酶的性质和来源

1.2.1氨基酰化酶的性质

1.2.2氨基酰化酶的来源

1.3酶的固定化

1.3.1常见固定化方法

1.3.2氨基酰化酶固定化及其进展

1.4耦联反应器

1.5载体的性质及离子交换操作

1.5.1载体的性质

1.5.2离子交换操作系统的简要说明

1.5.3流出曲线的概念

1.6本文研究内容和创新点

第二章氨基酰化酶固定化载体的筛选

2.1实验材料和方法

2.1.1实验试剂与仪器

2.1.2实验方法

2.2结果与讨论

2.2.1 DEAE-D/H型树脂特性参数测定

2.2.2固定化载体的筛选

2.2.3载体的SEM分析

2.2.4固定化前后载体SEM比较

2.2.5 DEAE-D/H树脂结构比较和分析

2.3小结

第三章固定化菌体反应器与固定化酶反应器的耦联

3.1实验材料与方法

3.1.1实验试剂及仪器

3.1.2实验方法

3.2结果与讨论

3.2.1可分段取样式固定化酶反应器的设计与制作

3.2.2反应耦合点的确定

3.2.3不同床层高度上的转化率

3.3小结

第四章离子交换法制取高纯度D-蛋氨酸

4.1实验材料与方法

4.1.1实验试剂及仪器

4.1.2实验方法

4.1.3分析方法

4.2结果与讨论

4.2.1反应温度的选择

4.2.2脱乙酰反应方式对脱乙酰率的影响

4.2.3反应时间对脱乙酰率的影响

4.2.4大孔强酸性阳离子交换树脂D61的相关性能

4.2.5 D-Met的贯穿曲线

4.2.6离子交换柱的洗脱过程的分析

4.2.7对D-Met贯穿曲线的分析

4.2.8 D-Met的收率分析

4.2.9 D-Met纯度的HPLC检测结果

4.3小结

第五章高纯度DL-苯丙氨酸的制备

5.1实验材料与方法

5.1.1实验试剂及仪器

5.1.2实验方法

5.2结果与讨论

5.2.1 D6l树脂填充固定床对DL-Phe的吸附的贯穿曲线

5.2.2离子交换柱的洗脱过程

5.2.3 D，L-Phe纯度的HPLC检测结果

5.3小结

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录

致谢