一种载体造粒技术制备固定化酶的方法技术

本发明专利技术属于固定化酶制备技术领域，具体涉及一种载体造粒技术制备固定化酶的新方法。本方法利用低廉易得的载体，将酶蛋白分子吸附于载体表面得到粉末状的固定化酶；在海藻酸钠溶液的作用下，经造粒技术使固定化酶实现由粉末到颗粒的转变；再经过钙化工艺使颗粒状固定化酶表面形成硬度较强的海藻酸钙薄膜结构，保证了固定化酶颗粒结构的硬度和机械强度。本发明专利技术制备的固定化酶具有更好的稳定性、刚性及溶剂耐受性，在正己烷，甲醇等溶剂存在的条件下，重复使用十几批以后仍保留着80％以上的酶活，并且颗粒形态较好，无明显松散现象。相比于商业化固定化酶具有原料成本低廉、方法操作简单、易于产业化等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种载体造粒技术制备固定化酶的方法
：本专利技术属于固定化酶制备
，具体涉及一种载体造粒技术制备固定化酶的新方法。
技术介绍
：酶催化反应条件温和，而且具有高度的特异性，副产物少，这使得它在生物
非常的重要和受欢迎。市场上的商品化的酶主要是水解酶，如蛋白酶、淀粉酶、酰胺酶和脂肪酶。事实上，据报道三分之一的生物转化是由脂肪酶来完成的，基于脂肪酶的市场价值，它被誉为是在蛋白酶和糖酶之后的第三大酶组。脂肪酶作为添加剂应用于食品、制药、医疗检测、化妆品、皮革加工、乳制品、精细加工、洗涤剂、造纸和污水处理行业等等。不同来源的脂肪酶被广泛用于催化水解反应、醇解反应、酯化反应和转酯化反应当中。但是游离酶存在催化稳定性差、重复利用率低、强酸强碱及高温条件易失活等问题，因此固定化工艺成为了研究人员提高酶活性和稳定性的重要研究方向。载体与固定化方法的选择是固定化酶工艺的两个重要研究问题。载体材料性能与结构的选择，对固定化酶的性能影响巨大。目前公开的专利介绍以天然多孔材料、改性材料、磁性微球、各类凝胶、合成树脂等单一载体进行脂肪酶的固定化(CN201310495368.5、CN201410614900.5、CN201410263491.9、CN201410534346.X等)，取得了一定的成果，但过程也存在载体制备工艺较复杂，载体不易回收的问题。为提高游离酶活性，研究人员主要采用吸附法、包埋法、共价结合法和交联法等对游离酶进行固定。吕明等人公开了一种磁驱固定化酶，延长酶使用时间，赋予固定化酶磁释放、驱动和回收能力，可以在大水体催化反应中得到应用(CN201410114538.5)；赵仕林等人公开了一种以大孔珠状交联聚合物为载体固定化猪胰脂肪酶，该方法制备固定化时间短，固定效率高，并具有较高的稳定性和表观活性(CN200910058377.1)；杨万泰等人公开了一种聚合物基材表面固定化酶的方法，该凝胶/基材复合结构提高了交联网络的机械强度，克服了凝胶网络易被破坏的缺点(CN201210421203.9)；于洪巍等人公开了一种磁性共价固定化酶载体的制备方法，实现了载体与酶分子间的共价偶氮连接，酶装载量高达250mg/g，固定化酶几乎能100％保留原酶性(CN201110201473.4)。但是磁驱载体、大孔交联聚合物、聚合物基材等载体材料制备过程复杂，原料昂贵，不利于产业化。因此设计和开发性能优异、符合特定需求的载体材料及固定化方法是目前固定化酶研究领域的重点和热点。
技术实现思路
：本专利技术旨在解决现有固定化酶所用载体材料制备过程复杂、原料成本高等问题，提供一种载体造粒技术制备固定化酶的新方法。本方法利用低廉易得的载体，将酶蛋白分子吸附于载体表面得到粉末状的固定化酶；在海藻酸钠溶液的作用下，经造粒技术使固定化酶实现由粉末到颗粒的转变；再经过钙化工艺使颗粒状固定化酶表面形成硬度较强的海藻酸钙薄膜结构，保证了固定化酶颗粒结构的硬度和机械强度。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案具体如下：一种载体造粒技术制备固定化脂肪酶的方法，所述制备方法包括以下步骤；(1)酶与载体的吸附：将脂肪酶充分溶解在缓冲溶液中，按游离酶粉和载体的质量比为1：5～1：3加入粉末状载体，在摇床中吸附固定0.5h～6h，离心晾干，得到粉末状固定化酶；进一步地，所述载体为天然纤维素类材料，如稻草、稻壳、秸秆、竹粉、芦苇、木屑等；进一步地，所述载体为无机固定化载体，如硅藻土、活性炭等；进一步地，所述载体为有机固定化载体，如凝胶、树脂等；进一步地，所述缓冲溶液的pH为6.0～8.0；优选地，吸附固定的温度为20℃～55℃；摇床转速为150rpm～220rpm；(2)粉末状固定化酶的造粒：将步骤(1)得到的粉末状固定化酶加入海藻酸钠溶液，经造粒得到颗粒状的固定化酶；所述造粒的方法包括但不限于湿法造粒和挤出造粒技术；优选地，所述海藻酸钠溶液浓度为：0.5％～4％；(3)颗粒状固定化酶的钙化：将步骤(2)得到的固定化酶颗粒加入到氯化钙溶液中，在摇床中反应10min～120min后取出晾干，得到钙化的固定化酶颗粒；优选地，氯化钙浓度为0.1％～2％；钙化温度为20℃～55℃；摇床转速为150rpm～220rpm；(4)固定化酶颗粒的筛分；对步骤(3)得到的钙化固定化酶过筛网进行筛分，取合适孔径规格的固定化酶即为成品固定化酶；优选地，酶颗粒筛分范围为5目～100目。有益效果：本专利技术提供了一种载体造粒技术制备固定化酶的新方法，采用该方法制备的固定化酶具有吸附效果好，稳定性强、重复利用率较高、催化适用性广等优点。(1)本专利技术运用造粒技术制备固定化酶，该方法制备的固定化酶具有多孔结构，比表面积大，促进了酶与底物的接触，有助于提高反应速率及最终转化率。(2)本专利技术运用造粒技术制备固定化酶，载体表面形成了一种耐水耐有机试剂的薄膜，并且海藻酸钙的形成极大地提高了固定化酶的硬度和机械强度，最大限度的保留酶的原有形貌及活性，提高了酶的稳定性和重复利用率。(3)本专利技术运用造粒技术制备固定化酶，该固定化酶催化体系较广，在油脂水解、酯化及转酯化工艺中均有较好的应用效果。(4)本专利技术运用造粒技术制备固定化酶，通过氢键等分子间作用力对酶进行吸附固定，工艺操作简单，同时使用载体材料成本低，易于产业化。(5)本专利技术所选载体为天然纤维素类材料时，天然载体相比现有技术中酸碱预处理后的载体而言，在固定化效果上差异不大，本专利技术直接选用天然材料作为载体，节约成本，减少环境污染。(6)本技术制备的颗粒状固定化酶便于回收，且固定化酶的钙化工艺极大地提高了固定化酶的硬度、机械强度、表面多孔结构和稳定性，进而增加脂肪酶的重复使用批次；增强了固定化酶在催化高水含量及有机溶剂反应体系的耐受性，故而适用于更多的反应体系。除此之外，本专利涉及的载体选择性广泛，当使用纤维素类天然生物材料作为载体时，效果尤为突出，天然载体材料量大易得，不仅符合绿色化学的追求，并且经济成本低，利于产业化生产。附图说明：图1本专利技术制备的固定化酶结构示意图。具体实施方式：下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了解决现有固定化酶所用载体材料制备过程复杂、原料成本高等问题，本专利技术提供一种载体造粒技术制备固定化脂肪酶的新方法，本方法利用低廉易得的载体，将酶蛋白分子吸附于载体表面得到粉末状的固定化酶；在海藻酸钠溶液的作用下，经造粒技术使固定化酶实现由粉末到颗粒的转变，便于酶的回收利用；再经过钙化工艺使颗粒状固定化酶表面形成硬度较强的海藻酸钙薄膜结构，保证了固定化酶颗粒结构的硬度和机械强度。本专利技术制备的固定化酶结构示意图见附图1，首先酶蛋白以氢键等分子作用力与粉末状的载体结合，然后加入一定浓度的海藻酸钠溶液，利用造粒技术实现固定化酶由粉末状到颗粒状的转变，待颗粒状固定化酶风干后，置于一定浓度的氯化钙溶液中进行钙化，在颗粒状固定化酶表面形成一层海藻酸钙薄膜。本申请制备的固定化酶相比于文献报道固定化酶具有更好的稳定性、刚性及溶剂耐受性，在正己烷，甲醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种载体造粒技术制备固定化脂肪酶的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤；(1)酶与载体的吸附：将脂肪酶溶解在缓冲溶液中，按游离酶粉和载体的质量比为1：5～1：3加入粉末状载体，吸附固定0.5h～6h，离心晾干，得到粉末状固定化酶；(2)粉末状固定化酶的造粒：将步骤(1)得到的粉末状固定化酶加入海藻酸钠溶液，经造粒得到颗粒状的固定化酶；(3)颗粒状固定化酶的钙化：将步骤(2)得到的固定化酶颗粒加入到氯化钙溶液中，在摇床中反应10min～120min后取出晾干，得到钙化的固定化酶颗粒；(4)固定化酶颗粒的筛分；对步骤(3)得到的钙化固定化酶过筛网进行筛分，取合适孔径规格的固定化酶即为成品固定化酶。

【技术特征摘要】
1.一种载体造粒技术制备固定化脂肪酶的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤；(1)酶与载体的吸附：将脂肪酶溶解在缓冲溶液中，按游离酶粉和载体的质量比为1：5～1：3加入粉末状载体，吸附固定0.5h～6h，离心晾干，得到粉末状固定化酶；(2)粉末状固定化酶的造粒：将步骤(1)得到的粉末状固定化酶加入海藻酸钠溶液，经造粒得到颗粒状的固定化酶；(3)颗粒状固定化酶的钙化：将步骤(2)得到的固定化酶颗粒加入到氯化钙溶液中，在摇床中反应10min～120min后取出晾干，得到钙化的固定化酶颗粒；(4)固定化酶颗粒的筛分；对步骤(3)得到的钙化固定化酶过筛网进行筛分，取合适孔径规格的固定化酶即为成品固定化酶。2.如权利要求1所述的一种载体造粒技术制备固定化脂肪酶的方法，其特征在于，所述载体为天然纤维素类材料。3.如权利要求2所述的一种载体造粒技术制备固定化脂肪酶的方法，其特征在于，所述天然纤维素类材料为稻草、稻壳、秸秆、竹粉、...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓利，田娇娇，徐军涛，聂开立，王芳，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11