Page 79 - 《精细化工》2019年第11期

第 36 卷第 11 期 精 细 化 工 Vol.36, No.11
2019 年 11 月 FINE CHEMICALS Nov. 2019

催化与分离提纯技术
病毒样颗粒限域纳米催化剂提高催化加氢活性

朱 劼，胡加慧，杨 坤，卢晓雪

（常州大学 制药与生命科学学院，江苏 常州 213164）

摘要：以豇豆褪绿斑驳病毒（CCMV）衣壳蛋白表达基因为模板，构建基因工程菌 CCMV-BL21，并通过正交实
验优化可溶蛋白表达工艺；采用原位还原法制备病毒样颗粒限域 Ru 纳米催化剂（Ru@CCMV），以肉桂醛和 4-
硝基苯酚加氢为模型反应进行评价。目标蛋白的最佳表达条件为：诱导温度 25 ℃，异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）
终浓度 1.0 mmol/L，诱导时间 15 h。在该条件下，可溶性蛋白表达量达 181 mg/L 发酵液，约占表达蛋白总质量
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的 93%。Ru@CCMV 在两个反应中均显示较高的催化活性，反应速率常数经计算分别达到 0.17 min 和 0.50 h ，
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高于柠檬酸修饰 Ru 纳米颗粒（Ru-CA）催化剂（0.11 min 和 0.36 h ）。
关键词：病毒样颗粒；豇豆褪绿斑驳病毒；原核表达；纳米催化剂；催化技术
中图分类号：Q815；O643.36 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 11-2227-07

Virus-like Particle Confined Nanocatalyst Improving
Activity in Catalytic Hydrogenation

ZHU Jie, HU Jia-Hui, YANG Kun, LU Xiao-Xue
（School of Pharmaceutical Engineering & Life Science, Changzhou University, Changzhou 213164, Jiangsu, China）

Abstract: A genetically engineered bacteria CCMV-BL21 was firstly constructed using the gene expressing
cowpea chlorotic mottle virus (CCMV) capsid proteins (CPs) as template. The expression process of
soluble CCMV CPs was then optimized by orthogonal experiment. Subsequently, Ru nanoparticles
encapsulated in CCMV CPs (Ru@CCMV) self-assembled virus-like particles (VLPs) was prepared by
in-situ reduction. The catalytic activity of the prepared catalyst Ru@CCMV was investigated by catalytic
hydrogenation of cinnamaldehyde (CAL) and 4-nitrophenol (4-NP), respectively. The results showed that
the optimal expression conditions of CCMV CPs were as follows: induction temperature 25 ℃, final
concentration of IPTG 1.0 mmol/L and induction time 15 h. Under the optimal conditions, the content of
expressed soluble CCMV CPs reached 181 mg/L fermentation broth, accounting for 93% of the total
protein expression. Ru@CCMV exhibited good catalytic activity in both reactions. The corresponding
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reaction rate constants over Ru@CCMV were calculated to be 0.17 min and 0.50 h , respectively, higher
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than those over Ru nanoparticles modified by citric acid (Ru-CA) (0.11 min and 0.36 h ).
Key words: virus-like particle; cowpea chlorotic mottle virus; prokaryotic expression; nanocatalyst;
catalysis technology
[3]
病毒样颗粒（Virus-like particles, VLPs）自组装 备受人们关注。Liu 等 以天然豇豆褪绿斑驳病毒
形成的超分子纳米笼具有分布广、种类多、可再生、 （CCMV）为材料制备 CCMV VLPs 封装 Au 纳米颗
单分散、结构高度有序等特点。其可以封装各种类 粒催化剂，在硝基芳烃加氢反应中获得较高的催化
[1]
型的纳米颗粒 ，在药物递送、生物影像标记、免 活性。目前，病毒样颗粒主要通过天然病毒制备 [3,6] ，
疫学和限域纳米催化剂的开发上具有较大的应用潜 实验周期长，收率低；而与之相比，原核表达成本
力 [2-5] 。尤其在限域纳米催化剂方面的应用，近年来 低、周期短、操作简便。但由于原核表达缺少特定

收稿日期：2019-03-21; 定用日期：2019-05-06; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190226
基金项目：国家自然科学基金（21676029）
作者简介：朱 劼（1977—），男，副教授，E-mail: zhujie@cczu.edu.cn。