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郑璞教授团队在Bioresource Technology发表磁性MOF固定化α-L-鼠李糖苷酶高效水解芦丁的研究成果

来源:   发布时间 :2021-04-02  点击量:

近期,我校生物工程学院郑璞教授团队在MOF固定化酶方面取得进展,研究成果“Immobilization of alpha-L-rhamnosidase on a magnetic metal-organic framework to effectively improve its reusability in the hydrolysis of rutin”正式发表于Bioresource Technology (IF = 7.539) https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124611)。

α-L-鼠李糖苷酶EC 3.2.1.40)是一种糖苷水解酶,能特异性水解糖苷类物质非还原性末端的L-鼠李糖残基,可以用于果汁脱苦,酒的增香及L-鼠李糖、异槲皮素、普鲁宁等的制备。游离酶水解糖苷时,酶不能回收利用,导致成本较高。固定化酶易分离且可以重复利用,同时对极端环境的耐受性较强,可以显著降低成本。然而芦丁等糖苷类物质的溶解度很低,导致固定化酶水解效率较低,同时固定化酶与不溶的产物和底物之间难以分离,降低了固定化酶的利用效率,因此获得能够高效水解低溶解度的糖苷且能够回收利用的固定化酶至关重要。

郑璞教授团队为了获得高效且易分离的固定化酶,首先筛选了不同种类的固定化材料,数据显示磁性金属有机框架(MOF)材料固定化的酶(Rha@MOF水解芦丁的效率最高且易分离。其次对固定化的条件进行了优化并对固定化载体进行了表征,酶活可达25.09 U/g。为了获得最优的水解效果,团队对Rha@MOF水解芦丁的条件进行了优化,在最佳条件下,20 g/L芦丁的转化率为91.42%,异槲皮素生产率为12.78 g/L/h50 g/L柚皮苷的转化率可高达99%。酶固定化以后,Km值从6.97 mM降到了3.62 mM,说明MOF 材料固定化α-L-鼠李糖苷酶可以显著提高酶的亲和力。最后,为了验证Rha@MOF的可重复使用性,在最佳条件下重复水解20 g/L芦丁30次,30次重复以后转化率仍为73.6%。本研究结果表明,所制备的磁性MOF纳米颗粒是固定化α-L-鼠李糖苷酶的有效载体,这为酶法水解低溶解度黄酮类化合物的研究提供了新的固定化酶材料。

图一. 固定化酶Rha@MOF的合成路线及酶法转化芦丁的过程

郑璞教授为该论文的通讯作者,2018级博士生王德庆为该论文的第一作者。上述研究工作得到了轻工业技术与工程国家级一级学科项目(LITE2018-04),江苏高校品牌专业建设工程资助项目的资助。


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