将TtAlaDH固定在磁性纳米颗粒上：对其稳定性和重复利用性的影响

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Immobilization of TtAlaDH on magnetic nanoparticles: effects on stability and reuse

　　

摘要

L-丙氨酸脱氢酶（L-AlaDH）是一种微生物酶，能够催化L-丙氨酸的可逆氧化脱氨反应生成丙酮酸。该酶在催化L-丙氨酸转化为丙酮酸的同时，通过NAD?/NADH辅酶系统维持氧化还原平衡。尽管L-AlaDH在生物技术氨基酸生产中起着关键作用，但其实际应用受到操作稳定性的限制，尤其是在高温下保持酶活性和确保重复使用性方面存在困难。本研究将来自Thermus thermophilus的TtAlaDH重组质粒导入E. coli BL21 (DE3)中实现异源表达，并成功将其固定在功能化的磁性纳米颗粒（F-NH?和FS-NH?）表面（即固定化的TtAlaDH）。通过FTIR、SEM、EDS、TGA和XRD等分析方法对磁性纳米颗粒及固定化TtAlaDH进行了化学表征。这种固定化方式带来了显著优势：提高了高温下的酶活性、延长了长期储存稳定性（4°C时仍能保持活性）以及增强了重复使用性。具体而言，固定在F-NH?磁性纳米颗粒表面的TtAlaDH表现出优异的热稳定性，在85°C高温下仍可保持约85%的初始活性；此外，在经过10次催化循环后，F-NH?-E磁性纳米颗粒体系仍能保留50%的初始活性；最重要的是，固定化的TtAlaDH在4°C下几乎完全保持了其活性。因此，这种固定化催化剂在热稳定性和操作稳定性方面的优异表现，加上其磁性分离特性，使其成为连续流动生物催化的理想选择，为L-丙氨酸在工业生物技术中的应用带来了经济可行性和可扩展性的重要途径。

关键点

• F-NH?-E在85°C时仍可保持85%的酶活性

• 经过10次循环后，F-NH?-E的酶活性仍为50%
• 在4°C下储存稳定性接近100%