Development of bioreactor system with highly efficient regeneration of coenzymes

辅酶高效再生生物反应器系统的开发

基本信息

  • 批准号:
    61550699
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1986
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1986 至 1987
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

1. Affinity chromatographic reactor was developed as a bioreactor with highly efficient usage of expensive coenzymes by making use of dynamic affinity between enzyme and coenzyme. Basic aspects of affinity chromatographic reactor was investigated theoretically to elucidate the necessary condition for the expression of the dynamic affinity. The results were well compared with experimental results for a system with single immobilized enzyme of alcohol dehydrogenase which catalyzed both reduction of propionaldehyde and oxidation of ethanol with NAD cycling.2. Affinity chromatographic reactor was applied to the two enzyme system with alanine dehydrogenase and lactate dehydrogenase for the production of L-alanine from lactate. The dynamic affinity between enzymes and coenzyme was expressed essentially at the same condition as the single enzyme case described above. The dynamic affinity, however, was strongly dependent on the concentration of pyruvate, the intermediate product. At a steady state operation, fairly good results were obtained for the productivity of the reactor and NAD cycling number.3. Electrochemical method with consumption of nonspecific electrical energy was investigated as an alternative way of coenzyme regeneration. From the measurement of hydrogen exchange reaction rate with NADH, phenazine methosulfate was selected as the best mediator for electrochemical oxidation of NADH. Reaction of glucose 6-phosphate dehydrogenase could be coupled with three methods of oxidative regeneration of NAD; (1) direct electrode oxidation, (2) mediated electrode oxidation and (3) mediated oxidation with oxygen as the final electron acceptor. As a method of coenzyme regeneration for bioreactors. electrochemical method should be improved in surface mass transfer rate.
1. 亲和色谱反应器是利用酶与辅酶之间的动态亲和力,作为高效利用昂贵的辅酶的生物反应器而开发的。从理论上研究了亲和色谱反应器的基本方面,以阐明动态亲和力表达的必要条件。该结果与单固定化醇脱氢酶体系通过NAD循环催化丙醛还原和乙醇氧化的实验结果进行了很好的对比。 2.将亲和层析反应器应用于丙氨酸脱氢酶和乳酸脱氢酶双酶系统,从乳酸生产L-丙氨酸。酶和辅酶之间的动态亲和力在与上述单酶情况基本相同的条件下表达。然而,动态亲和力强烈依赖于中间产物丙酮酸的浓度。在稳态运行时,反应器的生产率和NAD循环数都获得了相当好的结果。3.研究了消耗非特异性电能的电化学方法作为辅酶再生的替代方法。通过与NADH的氢交换反应速率的测定,选择吩嗪硫酸甲酯作为NADH电化学氧化的最佳介体。葡萄糖6-磷酸脱氢酶的反应可以与NAD氧化再生的三种方法耦合; (1)直接电极氧化,(2)介导电极氧化和(3)以氧作为最终电子受体的介导氧化。作为生物反应器辅酶再生的方法。电化学方法应提高表面传质速率。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Osato Miyawaki, Kozo Nakamura and Toshimasa Yano: "Basic aspects of affinity chromatographic reactor with single enzyme immobilized" Biotech. Bioeng.
Osato Miyawaki、Kozo Nakamura 和 Toshimasa Yano:“单酶固定化亲和色谱反应器的基本方面”生物技术。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Osato Miyawaki, Kozo Nakamura and Toshimasa Yano: Baioriakuta-to-sono-shuhengijutsu. Kagaku-Kogaku-Kyokai, 4 (1988)
宫胁大里、中村耕三和矢野俊正:《拜里亚库塔与索诺修行术》。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Osato Miyawaki, Kozo Nakamura and Toshimasa Yano: "Development of affinity chromatographic reactor for effective turnover of dissociable cofactors" Proceedings of World Congress 3 of Chemical Engineering. 1. 965-968 (1986)
Osato Miyawaki、Kozo Nakamura 和 Toshimasa Yano:“开发用于有效周转可解离辅因子的亲和色谱反应器”第三届世界化学工程大会论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
宮脇長人,中村厚三,矢野俊正: "バイオリアクターとその周辺技術" 化学工学協会, 4 (1988)
Nagato Miyawaki、Atsumi Nakamura、Toshimasa Yano:“生物反应器及其外围技术”化学工程学会,4(1988)
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  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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