[發明專利]一種共價固定化細胞及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110628916.1
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113444717A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 范小蔓;李瑞芳;黃佳瀅;朱晨媛;徐媛媛;張業旺
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N1/21;C12P7/26;C12R1/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種共價固定化細胞及其制備方法和應用，屬于生物工程領域；在本發明中，首先制備了一種共價固定化細胞，所述共價固定化細胞以Fe₃O₄@SiO₂?NH₂?alkyne為載體，連接疊氮基修飾的重組大腸桿菌構建而成；然后將共價固定化細胞應用于生物轉化1，3?二羥丙酮，該生物轉化過程反應條件溫和、專一性強、綠色環保、底物利用率高。

技術領域

本發明屬于生物工程領域，具體涉及一種共價固定化細胞及其制備方法和應用。

背景技術

1,3-二羥基丙酮（1,3-Dihydroxyacetone，DHA）是最簡單的酮糖，在醫藥、化工、食品、化妝品等領域應用廣泛。目前，1，3-二羥基丙酮的生產方法有化學合成法和生物轉化法。化學合成法存在原料成本高、反應條件苛刻、設備要求高、產品收率低以及污染環境等不足，這限制了1，3-二羥基丙酮的應用。而生物轉化法雖然具有反應條件溫和、反應專一性強、環境污染小、底物利用率高的優點，但生產過程中仍然存在菌株轉化效能不高、底物和產物抑制、溶氧限制等問題。

生物催化技術是將酶或細胞等生物有機體作為催化劑，從而進行化學轉化的技術，由于其收率高，副反應少且綠色環保等優點，在食品，工業，材料，特別是醫藥領域中得到廣泛的應用。生物催化的關鍵在于生物催化劑，在1,3-二羥基丙酮實際生產過程中，一般采用細胞或酶來進行生物催化。經過分離純化得到游離酶用于生物催化時，存在穩定性差，回收困難，不易重復使用等不足，且殘留的酶對后續產物的分離和提純造成了困難。而游離細胞在生物催化過程中，雖然可以通過高速離心或過濾的方法回收利用，但是操作繁雜且機械性能差，不適用于大規模生產。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種共價固定化細胞及其制備方法和應用。在本發明中，首先制備了一種共價固定化細胞，然后將共價固定化細胞應用于生物轉化1，3-二羥丙酮，該生物轉化過程反應條件溫和、專一性強、綠色環保、底物利用率高。

本發明中首先提供了一種共價固定化細胞，所述共價固定化細胞以Fe₃O₄@SiO₂-NH₂-alkyne為載體，連接疊氮基修飾的重組大腸桿菌構建而成；所述Fe₃O₄@SiO₂-NH₂-alkyne載體以四氧化三鐵為內核、采用二氧化硅包覆和炔基修飾，所述疊氮基修飾的重組大腸桿菌中含有甘油脫氫酶基因。

本發明中還提供了上述共價固定化細胞的制備方法，具體包括如下步驟：

（1）炔基功能化的磁性納米顆粒的制備：

Fe²⁺和Fe³⁺通過共沉淀法以1:3的比例反應制備Fe₃O₄磁性納米顆粒，取1g Fe₃O₄納米顆粒3 mL硅酸四乙酯，攪拌反應5小時，得到Fe₃O₄@SiO₂納米顆粒。

向Fe₃O₄@SiO₂納米顆粒中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，無氧環境下反應，然后加入丙炔酸，在無氧條件下反應，得到炔基功能化的磁性納米顆粒，記為Fe₃O₄@SiO₂-NH₂-alkyne。

其中，Fe₃O₄@SiO₂納米顆粒、3-氨丙基三乙氧基硅烷和丙炔酸的用量比為1 g: 20mL: 0.8 mL。

所述加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，無氧環境下反應的條件為室溫下反應24h；所述加入丙炔酸，在無氧條件下反應的條件為機械攪拌反應過夜。