一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，包括聚乙烯醇微纳米泡和酶，所述聚乙烯醇微纳米泡和所述酶通过酰胺键进行共价结合，所述聚乙烯醇微纳米泡亲水性较强，对获得酶保留活性好、催化活性佳的固定化酶十分有利，也十分便于催化反应过后酶与小分子反应物通过分离膜与产物分离，有利于获得较高活力的固定化酶。本发明专利技术还提供了一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶的制备方法，包括：将聚乙烯醇微纳米泡在室温的条件下进行一步活化，得到活化后的聚乙烯醇微纳米泡，将所述活化后的聚乙烯醇微纳米泡和酶混合，在温和的条件下进行反应得到以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，制备过程中活化和固定化条件温和，工艺简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固定化酶
，具体涉及一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶及其制备方法。
技术介绍
固定化酶(immobilizedenzyme)是通过物理的或化学的方法，将酶束缚于水不溶性载体上或一定的空间内，从而达到限制酶分子的自由流动，但能使酶充分发挥催化作用的技术，反应结束后并能使酶与底物、产物分开，酶能够重复使用。固定化酶的制备方法可分为以下几种：吸附、共价结合、包埋和交联。共价结合方式是将酶与载体通过共价键连接起来。为了达到有效的共价连接，必须预先活化载体或酶上的有关官能团。与其它非共价、吸附作用的固定化方法相比，共价结合能给酶与载体之间提供最强的结合力，酶与载体的连接很牢，使用过程中酶漏出量最少，稳定性良好。然而综合现有共价结合固定化酶的技术，发现这些方法存在以下一些弊端：(1)、载体的活化及固定化操作复杂，过程繁琐；(2)、载体的活化及固定化反应条件较剧烈，极易影响载体和酶的活性；(3)、载体的亲水性不佳，不利于获得较高活力的固定化酶。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶及其制备方法。本专利技术固定化酶的制备方法工艺简单，反应条件温和，制得的固定化酶采用亲水性强的聚乙烯醇微纳米泡作为载体，有利于获得较高活力的固定化酶。本专利技术第一方面提供了一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，包括聚乙烯醇微纳米泡和酶，所述聚乙烯醇微纳米泡和所述酶通过酰胺键进行共价结合。优选地，所述聚乙烯醇微纳米泡的粒径为200nm-3μm。所述酶为含有氨基基团的酶。优选地，所述酶为淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、乳糖酶或蛋白酶。本专利技术第一方面提供的一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，聚乙烯醇微纳米泡亲水性较强，有利于获得较高活力的固定化酶。本专利技术第二方面提供了一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶的制备方法，包括以下步骤：(1)、提供聚乙烯醇微纳米泡，将所述聚乙烯醇微纳米泡置于羰基二氮唑溶液中，室温下搅拌反应12-36小时，过滤、纯化后，得到活化后的聚乙烯醇微纳米泡；所述羰基二氮唑和所述聚乙烯醇微纳米泡的质量比为1:10-1:25；(2)、将所述活化后的聚乙烯醇微纳米泡置于酶溶液中，在2℃-8℃条件下搅拌反应18-24小时，洗涤后，真空干燥，得到以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，所述活化后的聚乙烯醇微纳米泡和所述酶的质量比为5:1-20:1，所述以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶包括聚乙烯醇微纳米泡载体和酶，所述聚乙烯醇微纳米泡和所述酶通过酰胺键进行共价结合。优选地，所述聚乙烯醇微纳米泡的粒径为200nm-3μm。优选地，所述聚乙烯醇微纳米泡制备方法如下：(1)将聚乙烯醇溶解在溶剂中得到聚乙烯醇水溶液，随后在所述聚乙烯醇水溶液中加入氧化剂充分加热搅拌，所述聚乙烯醇主链中两个乙烯醇单元相连接形成的邻二羟基结构被氧化成醛基后断链，制得含有聚乙烯醇断链产物的水溶液，所述氧化剂选自高碘酸钠、偏高碘酸钾、偏高碘酸钠和四醋酸铅中的至少一种；(2)向所述含有聚乙烯醇断链产物的水溶液中加酸调节pH值至1～4，得到混合溶液，搅拌，所述混合溶液中的所述聚乙烯醇断链产物之间发生交联反应形成微纳米泡膜，所述微纳米泡膜内包含空气形成聚乙烯醇微纳米泡。优选地，所述酶为淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、乳糖酶或蛋白酶。优选地，所述羰基二氮唑溶液中的溶剂为丙酮、乙醇或1,4-二氧六环。优选地，所述酶溶液中的溶剂为蒸馏水或磷酸盐缓冲液。优选地，步骤(2)中的所述洗涤的方法为：反应结束后，将聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶分别使用0.5M氯化钠溶液洗涤2至3次和0.5M醋酸溶液洗涤2至3次。本专利技术第二方面提供的一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶的制备方法，活化和固定化条件温和，工艺简单，所制得的以亲水性聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶亲水性好，酶活力较高。综上，本专利技术有益效果包括以下几个方面：1、本专利技术提供的固定化酶的制备方法中，活化和固定化反应条件温和、操作简单，降低了活化和固定化过程中对载体和酶活力的损失，十分适用于固定化酶的工业化生产；2、本专利技术以聚乙烯醇微纳米泡为载体，聚乙烯醇微纳米泡中富含羟基，亲水性较好，利于获得较高活力的固定化酶。附图说明图1为本专利技术实施例聚乙烯醇微纳米泡的扫描电镜(SEM)图；图2为本专利技术实施例聚乙烯醇微纳米泡的透射电镜(TEM)图；图3为本专利技术实施例以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶的制备流程图。具体实施方式以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。本专利技术第一方面提供了一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，包括聚乙烯醇微纳米泡和酶，聚乙烯醇微纳米泡和酶通过酰胺键进行共价结合。聚乙烯醇微纳米泡指粒径为微米或纳米尺寸的聚乙烯醇微纳米泡。可通过合适工艺获得不同形态、尺寸的亲水性聚乙烯醇微纳米泡。优选地，聚乙烯醇微纳米泡的粒径为200nm-3μm。优选地，聚乙烯醇微纳米泡采用公开号为CN103724638A提供的制备方法进行制备。优选地，所述聚乙烯醇微纳米泡制备方法如下：(1)将聚乙烯醇溶解在溶剂中得到聚乙烯醇水溶液，随后在所述聚乙烯醇水溶液中加入氧化剂充分加热搅拌，所述聚乙烯醇主链中两个乙烯醇单元相连接形成的邻二羟基结构被氧化成醛基后断链，制得含有聚乙烯醇断链产物的水溶液，所述氧化剂选自高碘酸钠、偏高碘酸钾、偏高碘酸钠和四醋酸铅中的至少一种；(2)向所述含有聚乙烯醇断链产物的水溶液中加酸调节pH值至1～4，得到混合溶液，搅拌，所述混合溶液中的所述聚乙烯醇断链产物之间发生交联反应形成微纳米泡膜，所述微纳米泡膜内包含空气形成聚乙烯醇微纳米泡。要获得理想的固定化酶，载体的作用十分关键。载体有效面积决定了载体结合固定化酶的最大负载量，载体的亲水性影响固定化酶的活性。聚乙烯醇(Poly(vinylalcohol),PVA)是一种性能非常优异的高分子材料，采用简单温和的工艺进一步制成粒径在200nm-3μm可控的PVA微纳米泡，然后以PVA微纳米泡作为固定化酶载体，原料方便易得，载体亲水性十分良好，比表面积大，且载体表面富含活性羟基，一方面对获得酶保留活性好、催化活性佳的固定化酶十分有利，另一方面也十分便于催化反应过后酶与小分子反应物通过分离膜与产物的分离，对获得高酶负载量和提高酶蛋白结合位点密度十分有利。酶为含有氨基基团的酶。优选地，酶为淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、乳糖酶或蛋白酶。聚乙烯醇微纳米泡载体与酶通过稳定的酰胺键进行共价结合，这一结合方式对得到稳定好的固定化酶十分有利，便于酶的回收和再利用。本专利技术第一方面提供的一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，以聚乙烯醇微纳米泡为载体，聚乙烯醇微纳米泡亲水性较强，材料表面富含羟基，表面积大，一方面对获得酶保留活性好、催化活性佳的固定化酶十分有利，另一方面也十分便于催化反应过后酶与小分子反应物与产物的分离；有利于获得较高活力的固定化酶。本专利技术第二方面提供了一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶的制备方法，包括以下步骤：(1)、提供聚乙烯醇微纳米泡，将聚乙烯醇微纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，其特征在于，包括聚乙烯醇微纳米泡和酶，所述聚乙烯醇微纳米泡和所述酶通过酰胺键进行共价结合。

【技术特征摘要】
1.一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，其特征在于，包括聚乙烯醇微纳米泡和酶，所述聚乙烯醇微纳米泡和所述酶通过酰胺键进行共价结合。2.如权利要求1所述的以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，其特征在于，所述聚乙烯醇微纳米泡的粒径为200nm-3μm。3.如权利要求1所述的以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，其特征在于，所述酶为淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、乳糖酶或蛋白酶。4.一种以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、提供聚乙烯醇微纳米泡，将所述聚乙烯醇微纳米泡置于羰基二氮唑溶液中，室温下搅拌反应12-36小时，过滤、纯化后，得到活化后的聚乙烯醇微纳米泡；所述羰基二氮唑和所述聚乙烯醇微纳米泡的质量比为1:10-1:25；(2)、将所述活化后的聚乙烯醇微纳米泡置于酶溶液中，在2℃-8℃条件下搅拌反应18-24小时，洗涤后，真空干燥，得到以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶，所述活化后的聚乙烯醇微纳米泡和所述酶的质量比为5:1-20:1，所述以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶包括聚乙烯醇微纳米泡载体和酶，所述聚乙烯醇微纳米泡和所述酶通过酰胺键进行共价结合。5.如权利要求4所述的以聚乙烯醇微纳米泡为载体的固定化酶的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇微纳米泡的粒径为200nm-3μm。6.如权利要求4所述的以聚乙烯醇微纳米泡为...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮长顺，蔡青青，李玉筱，潘浩波，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44