基于蟹壳源几丁质纳米纤维微球（ChNFM）固定化D-内酯水解酶的可持续手性分离技术及其在维生素B5绿色合成中的应用

本研究创新性地采用蟹壳源几丁质纳米纤维微球（ChNFM）为载体，通过物理吸附-化学交联协同策略固定化D-内酯水解酶（D-lacs），解决了游离酶稳定性差、回收难等瓶颈问题。D-Lacs@ChNFM在50次循环中保持30%平均水解度，其酶载量、催化效率和生物降解性均优于商业载体，为维生素B5前体D-泛内酯的规模化手性分离提供了绿色解决方案。

　　

Highlight

D-Lacs@ChNFM系统通过独特的纳米纤维网络结构实现了酶载量（enzyme loading）与催化效率的突破性提升，其水解速率较商业载体提高2.3倍。微球粒径调控实验揭示：当ChNFM直径从800μm降至200μm时，酶载量提升47%，这归因于比表面积（surface area）的指数级增长。

Results and discussion

D-内酯水解酶（D-Lacs）能特异性水解D-泛内酯生成D-泛酸，从而实现外消旋混合物DL-泛内酯的手性拆分。本研究采用乳化相分离法构建的ChNFM具有分级孔隙结构，其表面积达218 m²/g，远超传统载体。通过戊二醛（glutaraldehyde, GA）交联优化，D-Lacs在ChNFM上的固定化效率达92%，且活性位点保留率>85%。粒径实验证实：200μm ChNFM在5小时内完成90%底物转化，而800μm微球需9小时。50次循环测试显示，系统始终保持>80%初始活性，且酶泄漏量<5%。

Conclusion

该研究成功开发了基于ChNFM的D-Lacs固定化系统，其纳米纤维网络和可控交联策略完美平衡了酶稳定性与催化活性。小粒径ChNFM（200μm）展现出更优的传质性能和操作稳定性，为工业化生产D-泛内酯提供了兼具高效性和环境友好性的新型生物催化剂平台。