纳米磁酶多效定向催化大豆毛油机理及功能性脂类的生物合成

Spatial configuration and the active center of new enzyme will be researched using the technologies of homology modeling and molecular docking, and the active center of enzyme and the surface diffusion and adsorption of molecular substrate and the dissociation process of product from the enzyme surface will be investigated. The spatial structure of functional group on sn-1 position in enzymatic hydrolysis product of phospholipase and characteristics of hydroxyl oxygen lone pair will be researched，it is conducive to transform of sn-1,3-DAG isomers，and it will be researched that the mechanism of FFA in the product is propitious to the biosynthesis of phytosterol ester, and the association characteristics of catalytic sequence of each function product will be investigated. The structure of nano-magnetic immobilized enzyme will be characterized and modified, and steric hindrance of substrate on active center of false inactivation of magnetic enzyme will be eliminated, it will be researched that inactivated magnetic enzyme is oriented attacked in order to cut the amide C-N key and graft modification and enzyme immobilization.The process conditions of multi-effect oriented catalysis of magnetic enzyme in bacth conditions will be discussed, and operating conditions of stable and distributed fluidization state of magnetic enzyme in magnetic fluidized bed will be simulated. Nano-magnetic enzyme will be restricted in three-phase magnetic fluidized bed, and the phospholipid in crude oil will be catalyzed by multi-effect oriented using specified magnetic enzyme and separated in continuous, stages and levels, the selective of magnetic enzyme will be improved, it will provide theoretical support for changing the traditional processes of degumming and deacidification into process of functional lipids.

利用同源模建和分子对接技术研究新酶的空间构型及其活性中心，研究酶活性中心与底物的表面扩散、吸附及产物从酶制剂表面解离过程，研究磷脂酶酶解产物中Sn-1位上官能团空间结构，羟基氧孤对电子的特性，使其有利于生成Sn-1,3-DAG异构体，研究使产物中的FFA有利于植物甾醇酯生物合成的机理，并探讨催化顺序对各功能产物的关联特性；对纳米磁性固定化酶（磁酶）结构表征及修饰，研究消除底物对假性失活磁酶活性中心的空间位阻，研究对失活磁酶进行定向攻击切断C-N键并重新接枝修饰和载酶的机理；探讨间歇条件下磁酶多效定向催化的工艺条件，模拟磁酶在磁流化床中达到稳定的散式流化态时的操作条件；将纳米磁酶限定在三相磁流化床内，使毛油中的磷脂连续、分阶段、分层次与特性磁酶多效定向催化并分离，提高磁酶的选择性，为传统脱胶、脱酸工序转化为功能性脂类的生物合成过程提供理论支撑。

背景：非水化磷脂是成品油脂返色和产生异味的前体，酶法脱除非水化磷脂脱除效果好而引起关注，但是在酶法脱胶中存在酶解效率低、难以连续生产及精炼油中游离脂肪酸含量增高等问题。.研究内容：根据毛油中磷脂的特性选择了不同特性的酶定向催化，研究磷脂酶解大豆毛油中磷脂的机理，使产物中的FFA有利于与植物甾醇生物合成植物甾醇酯，以磁性的Fe3O4纳米粒子为磁芯，研制纳米磁性固定化酶，研究失活磁酶及载体的再生机理，使用计算机辅助模拟技术模拟磁酶在磁流化床中的运动轨迹。.重要结果：以大豆毛油为底物，用PLC酶解大豆毛油中磷脂，同时分别用PLA1、PLA2酶解经PLC酶解后的大豆毛油中的磷脂，发现磷脂酶A1酶解时“Ser-His-Asp” 的三联体催化机制及产物Sn-2-溶血磷脂酸（Sn-2-HPA）的酰基转移机制。研制出磁性Fe3O4/SiOx-g-P(GMA)固定化磷脂酶A1纳米颗粒，平均粒径为100.50±1.30 nm，比饱和磁化强度为15.80±0.30 emu/g。对酶活力低于80%的纳米磁酶颗粒进行了3次再生，使得纳米磁酶颗粒可循环使用9次。基于Euler-Lagrange连续-离散模型来模拟纳米磁酶颗粒、流动液相与气相的运动分布状态，使得纳米磁酶颗粒在两相流化床中达到散式稳定运动分布状态。.关键数据：磷脂酶A1酶解产物Sn-2-HPA易发生酰基转移生成Sn-1-HPA， 通过吸附共价偶联法制备得固定化酶颗粒，此纳米磁酶颗粒具有较高的耐热温度，较宽的适宜pH范围。再生后磷脂酶A1蛋白的α-螺旋增加3.81±0.03%，表面疏水残基外露。 采用计算机技术模拟两相磁流化床内纳米磁酶颗粒的运动轨迹，油脂中磷含量为12.62±0.01 mg/kg，游离脂肪酸含量为1.14±0.03 g/100g，比间歇式酶解后游离脂肪酸含量降低0.12±0.01 g/100g。.科学意义：研制出了纳米级磁酶，使磁酶更接近游离酶，利用溶剂使失活磁酶再生的机理，对失效磁酶进行载体重新修饰，实现耗材的全回收再利用。 将磁酶应用到三相磁流化床中，使固态磁酶变成流态并限定在磁流化床内，减少了磁酶的机械损伤，将液态的底物分级的多效催化，提高了磁酶的选择性。实现了将传统单纯大豆毛油精炼中的脱胶、脱酸工序转化生成功能性脂类的过程，增加食用油的保健功能，减少环境污染。