一种混合酸模拟纤维素酶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种混合酸模拟纤维素酶的制备方法，以多元羧酸、无机酸和离子液体为原料，进行一步合成反应，高选择性，高收率地合成模拟酶。模拟酶可以高效降解纤维素制备还原糖。模拟酶可以回收重复多次使用。本发明专利技术制备的模拟纤维素酶催化效果好，不易降解，是一类具有应用潜力的模拟纤维素酶。

【技术实现步骤摘要】
一种混合酸模拟纤维素酶的制备方法
本专利技术属于生物化工领域，具体涉及一种混合酸模拟纤维素酶的制备方法。
技术介绍
酶(德语：Enzym，源于希腊语：εvζυμov，“在酵里面”)，指具有生物催化功能的高分子物质。在酶的催化反应体系中，反应物分子被称为底物，底物通过酶的催化转化为另一种分子。几乎所有的细胞活动进程都需要酶的参与，以提高效率。与其他非生物催化剂相似，酶通过降低化学反应的活化能(用Ea或ΔG表示)来加快反应速率，大多数的酶可以将其催化的反应之速率提高上百万倍；事实上，酶是提供另一条活化能需求较低的途径，使更多反应粒子能拥有不少于活化能的动能，从而加快反应速率。酶作为催化剂，本身在反应过程中不被消耗，也不影响反应的化学平衡。酶有正催化作用，也有负催化作用，不只是加快反应速率，也有减低反应速率。与其他非生物催化剂不同的是，酶具有高度的专一性，只催化特定的反应或产生特定的构型。模拟酶用合成高分子来模拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内的化学反应过程，从原理的本质定义为是用人工方法合成具有酶性质的一类催化剂。酶是一类有催化活性的蛋白质，它具有催化效率高、专一性强、反应条件温和等特点。酶容易受到多种物理、化学因素的影响而失活，所以不能用生物体内的酶广泛取代工业催化剂。研究模拟酶主要是为了解决酶的以上缺点。模拟酶是一个新的研究领域，是仿生高分子的一个重要的内容。目前模拟酶的研究主要有以下几方面：模拟酶的金属辅基、模拟酶的活性功能基、模拟酶的高分子作用方式、模拟酶与底物的作用、模拟酶的性状等。离子液体是指全部由离子组成的液体。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐(室温离子液体常伴有氢键的存在，定义为室温熔融盐有点勉强)、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。2009年张平，孟祥光等用组氨酸与铜离子组成的模拟酶体系来催化蔗糖水解，在70℃、pH7的中性溶液中，6h可达到80％以上的转化率。但是这个实验结果不是直接对纤维素的催化水解，因此目前对于模拟纤维素的研究还鲜见报道。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种降解效率高、可循环重复使用的一种混合酸模拟纤维素酶的制备方法。技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术提供一种混合酸模拟纤维素酶的制备方法，包括如下步骤：将多元羧酸与无机酸、离子液体混合，加热条件下搅拌反应，反应结束后加入萃取剂将未反应的底物萃取除去，减压蒸馏，干燥获得模拟酶。具体地，所述多元羧酸为乙二酸、丙二酸、戊二酸、丁二酸、顺丁烯二酸或柠檬酸中的任意一种、两种或三种的混合物。所述的无机酸为硫酸、盐酸、磷酸或硝酸中的任意一种，优选地，所述的无机酸为硫酸、盐酸、磷酸或硝酸中的任意一种，优选地，所述无机酸的质量浓度为0.1％～0.2％，更优选地，为质量浓度为0.1％的盐酸或质量浓度为0.15％的磷酸。所述离子液体为所述离子液体为[EMIM][DEP]、[EMIM]Ac、[BMIM]Ac、[AMIM]Ac、[AMIM]Cl、[MMIM][DMP]、[MMIM][DEP]、[EMIM][DMP]、[BMIM]Cl或[BmpyM]Cl中的任意一种，优选地，所述的离子液体为[MMIM][DMP]。优选地，步骤(1)中所述的加热温度为20～80℃。步骤(1)中所述的加热方式为油浴加热，加热的时间为0.1～0.5h。作为替代方案，步骤(1)中所述的加热方式为微波加热，微波处理功率为700W～2000W，处理时间20s～1min。优选地，所述多元羧酸与无机酸、离子液体的质量比为(0.01～0.3)∶(0.01～0.1)∶(30～100)；更优选地，所述多元羧酸与无机酸、离子液体的质量比为(0.01～0.3)∶(0.01～0.1)∶100。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术制备模拟酶的过程简单，模拟纤维素酶的制备率高，制备获得的模拟酶绿色环保，反应结束后将反应体系加入反胶束/双水相体系中，除去糖类即可实现循环利用，回收方法可参见YuanyuanFeng，QiangLi*，GuopingKang，GengshengJi，YubinTangandJieTu.Aqueoustwo-phase/reversemicellecontinuousprocessforrecyclingandsimultaneouspurificationofpolarionicliquidfromenzymatichydrolysate.JournalofChemicalTechnology&Biotechnology.2014.DOI10.1002/jctb.4587或者专利201210434684.7(一种离子液体原位酶解纤维素体系中纤维素酶的回收方法)。(2)制备的模拟酶纤维降解效果好。附图说明图1本专利技术制备的模拟纤维素酶的表征图，其中，A：离子液体[MEIM][DMP]，B：顺丁烯二酸，C：离子液体[MEIM][DMP]与顺丁烯二酸组成的模拟酶，D：离子液体[MEIM][DMP]与顺丁烯二酸、盐酸组成的模拟酶；图2为实施例4制备的模拟酶降解纤维素的转化率图。具体实施方式下面对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例1将0.1克乙二酸、0.1克丁二酸和0.05克硫酸置于三口圆底烧瓶中，室温下缓慢加入100克离子液体[AMIM]Ac，80℃磁力搅拌，得到无色液体。用乙醚萃和乙酸乙酯分别萃取3次取除去杂质；并通过减压蒸馏除去水等低沸点杂质，获得模拟酶。模拟酶酶解纤维素：将20g模拟酶加入微波反应管，称取0.2g微晶纤维素加入微波反应管。置于微波反应器中微波500W，190℃反应，使纤维素降解4min转化率可达96.5％。实施例2将0.1克丙二酸、0.1克丁二酸和0.05克硫酸置于三口圆底烧瓶中，室温下缓慢加入100克离子液体[MMIM][DMP]，20℃磁力搅拌，得到浅黄色液体。用乙醚萃和乙酸乙酯分别萃取3次取除去杂质；并通过减压蒸馏除去水等低沸点杂质，获得模拟酶。模拟酶酶解纤维素：将20g模拟酶加入微波反应管，称取0.2g微晶纤维素加入微波反应管。置于微波反应器中微波500W，190℃反应，使纤维素降解4min转化率可达97.2％。实施例3将0.1克丙二酸、0.1克丁二酸和0.01克盐酸置于三口圆底烧瓶中，室温下缓慢加入100克离子液体[BmpyM]Cl，20℃磁力搅拌，得到浅黄色液体。用乙醚萃和乙酸乙酯分别萃取3次取除去杂质；并通过减压蒸馏除去水等低沸点杂质，获得模拟酶。模拟酶酶解纤维素：将20g模拟酶加入微波反应管，称取0.2g微晶纤维素加入微波反应管。置于微波反应器中微波500W，190℃反应，使纤维素降解4min转化率可达98.3％。实施例4将顺丁烯二酸0.023g和盐酸0.02g加入密闭的微波反应管，置于油浴中，室温下缓慢加入30g离子液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合酸模拟纤维素酶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将多元羧酸与无机酸、离子液体混合，加热条件下搅拌反应，反应结束后加入萃取剂将未反应的底物萃取除去，减压蒸馏，干燥获得模拟酶。

【技术特征摘要】
1.一种混合酸模拟纤维素酶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将多元羧酸与无机酸、离子液体混合，加热条件下搅拌反应，反应结束后加入萃取剂将未反应的底物萃取除去，减压蒸馏，干燥获得模拟酶，所述多元羧酸与无机酸、离子液体的质量比为(0.01～0.3)∶(0.01～0.1)∶(30～100)；所述多元羧酸为乙二酸、丙二酸、戊二酸、丁二酸、顺丁烯二酸或柠檬酸中的一种、两种或三种的混合物；所述的无机酸为硫酸、盐酸、磷酸或硝酸中的任意一种，质量浓度为0.1％～0.2％；所述离子液体为[EMIM][DEP]、[EMIM]Ac、[B...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，季更生，李天程，张大钊，朱珣之，屠洁，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32