一种磁性固定化酶的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性固定化酶的生产方法，包括反应底物形成溶胶步骤、磁性材料及酶包合步骤、凝胶步骤等，实现了磁性固定化酶的生产工艺，提高了生产的安全性、提升了生产的可操作性、简化了生产工艺，同时也使磁性包合和凝胶更均匀，提高了磁性固定化酶酶的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生产方法领域，特别是一种磁性固定化酶的生产方法领域。
技术介绍
于2015年4月8日公布的中国专利技术专利申请CN104498472A中，记载了一种磁性固定化纤维二糖酶纳米介孔材料及其制备方法，该方法通过对酶进行固定化，实现酶的可重复使用，并通过包合的磁性材料来提高酶回收的可操作性。但在该专利技术专利中，并未公开固定化酶的生产工艺。由实验室扩大化到工业生产，是一个复杂而艰巨的工程，工艺方案的差异会造成产品的性能的不同，这也是工业生产的特点。针对专利申请CN104498472A中公开的制备方法在工业生产上出现的实际问题主要有：1.针对反应过程中产生大量的热量，在常温下进行反应会对体系的生产安全造成影响，因此在工业生产中应考虑到如何避免热量的聚集；同时若采用反应液一次性加入，由于反应速率变快，也会造成反应过于剧烈，这也会对工业的安全生产造成危害；2.若在加入碱溶液中和之前添加磁性材料进行包合，由于体系的粘度小、酸性高，磁性材料容易发生团聚现象，而在加入碱溶液中和之后添加磁性材料进行包合，由于体系的粘度过大，磁性材料不易分散，这些情况容易造成磁性材料不能有效地实现均匀包合；3.在凝胶过程中，若采用中性条件直接凝胶，会造成产物覆着在反应釜中不易取出，同时由于凝胶速率过快也会造成凝胶不均匀的问题；生产出的固定化酶容易造成酶失活的问题，因此也需考虑到如何保持固定化酶的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种生产安全、可操作性高、生产工艺简便、磁性包合均匀、酶的稳定性高、凝胶均匀的磁性固定化酶的生产方法。为达成上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种磁性固定化酶的生产方法，包括如下步骤：步骤1：按质量份称取下列组份：反应底物100份、模板溶液50-200份、四氧化三铁粉末1-2份、纤维素酶2-30份；所述的反应底物包括正硅酸四乙酯或正硅酸四甲酯；所述的模板溶液为质量百分比在28-32％的葡萄糖、麦芽糖、果糖、二苯甲酰基-L-酒石酸、环糊精、尿素、甘油、可溶性淀粉、柠檬酸、抗坏血酸或寡肽中的任一种的溶液；步骤2：按步骤1中称取的反应底物的物质量，并按以下摩尔比称取盐酸，反应底物与盐酸的摩尔比为100∶1-200∶1，所述的盐酸浓度等于或低于0.2mol/L；步骤3：将步骤1中称取的反应底物加入反应釜中；步骤4：将反应底物冷却至15℃以下；步骤5：向反应釜中的反应底物滴加步骤2中称取的盐酸并搅拌直至得到的溶液变得澄清透明，控制反应温度小于或等于30℃；步骤6：将步骤1中称取的模板溶液加入步骤5得到的溶液中，并搅拌至混合均匀；步骤7：减压蒸馏去除反应溶液中的副产物乙醇或甲醇，得到溶胶；所述的减压蒸馏压力为0.005MPa以下，温度为30℃以下；步骤8：向步骤7得到的溶胶滴加浓度为0.38-0.42mol/L的氢氧化钠溶液并搅拌，滴加速率小于或等于1L/min，直至pH值大于或等于3.5，加入步骤1中称取的四氧化三铁粉末和纤维素酶后，继续滴加氢氧化钠溶液，直至pH值达到或超过4.2结束；步骤9：将步骤8得到的反应产物转移至开口容器中，冷却至0℃以下并保持10小时以上，得到凝胶。进一步地，在步骤1中所述的反应底物还包括二甲基二硅氧烷或甲基三硅氧烷，所述的二甲基二硅氧烷或甲基三硅氧烷的加入量小于或等于反应底物质量的20％。进一步地，在步骤4中通过冷水浴或设置冷却夹层、盘管以实现将反应底物冷却至15℃以下。进一步地，在步骤4中将反应底物冷却至10℃以下。进一步地，在步骤2中所述的盐酸浓度优选0.10-0.15mol/L。进一步地，在步骤5、步骤6和步骤8中所述的搅拌的速率均为60-180转/分钟。进一步地，在步骤9之后还包括步骤10：将所述的凝胶采用粉碎机粉碎成粒度为0.2mm以下的颗粒，并进行干燥，采用铝箔袋包装干燥后的磁性固定化酶。本专利技术所述的技术方案相对于现有技术，取得的有益效果是：1、步骤4中将反应底物温度控制在15℃以下，避免常温下反应导致热量聚集造成的生产危险，确保工业生产的可操作性。2、步骤5中采用滴加的方式添加盐酸，避免一次性加入导致反应过于剧烈，以便于更好地控制反应速率，提高反应安全性。3、步骤7中通过减压蒸馏去除反应副产物乙醇或甲醇，避免了乙醇或甲醇对纤维素酶的活力造成影响，同时也可避免后续的凝胶速率过慢。4、步骤8中通过在中和过程中间加入四氧化三铁和纤维素酶的方式，避免了在反应前期加入，由于粘度小、酸性高，四氧化三铁和纤维素酶直接加入时容易发生团聚的问题，同时也避免到了在反应后期加入，由于体系粘度高，四氧化三铁和纤维素酶不易分散的问题，从而根本上解决了包覆不均匀问题。5、步骤9中采用酸性条件下进行凝胶，避免了中性条件下凝胶不易转移的问题，并避免了中性条件下凝胶出现的凝胶不均匀的问题。6、通过在反应底物中添加二甲基二硅氧烷或甲基三硅氧烷调节最终产品的特点，使磁性固定化酶具有更好的韧性，避免在使用过程中易破碎从而导致反应活力下降的问题。7、采用冷水浴或通过冷却夹层或盘管的方式实现冷却条件，技术简单可靠、稳定性好。8、采用铝箔袋包装生产的磁性固定化酶，可避免酶失活，从而提高磁性固定化酶的存储稳定性。9、由于本专利技术的主要步骤均在反应釜中实现，因此本生产方法具有对设备要求不高、工艺简便、可操作性高等优势。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所使用的设备示意图；具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的实施例采用附图1所示的设备，并通过如下步骤制得磁性固定化酶：步骤1：按质量份称取下列组份：反应底物100份、模板溶液100份、四氧化三铁粉末2份、纤维素酶20份；反应底物为正硅酸四乙酯和二甲基二硅氧烷，其中正硅酸四乙酯质量占比80％、二甲基二硅氧烷质量占比20％；模板溶液为葡萄糖溶液，葡萄糖质量百分比为30％；步骤2：按步骤1中称取的反应底物的物质量，并按以下摩尔比称取盐酸，反应底物与盐酸的摩尔比为150∶1，所述的盐酸浓度为0.1mol/L；步骤3：将步骤1中称取的反应底物置于储罐1中，并通过泵11加入反应釜5中；步骤4：通过冷水浴将反应底物冷却至8℃；步骤5：将步骤2中的盐酸置于储罐2中，并通过泵21向反应釜5中的反应底物滴加盐酸并搅拌直至得到的溶液变得澄清透明，控制反应温度30℃，搅拌速度为100转/分钟；步骤6：将步骤1中称取的模板溶液置于储罐3中，并通过泵31向步骤5得到的溶液加入模板溶液，并搅拌至混合均匀，搅拌速度为100转/分钟；步骤7：通过真空泵6和冷却器7对反应釜5中步骤6所得溶液进行减压蒸馏直至不再产生气泡，以去除反应溶液中的副产物乙醇，得到溶胶；所述的减压蒸馏压力为0.005MPa，温度为25℃，副产物乙醇冷却回到到回收罐8中步骤8：关停真空泵6和冷却器7，将浓度为0.4mol/L的氢氧化钠溶液加入储罐4中，通过泵41向步骤7得到的溶胶滴加上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性固定化酶的生产方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1：按质量份称取下列组份：反应底物100份、模板溶液50‑200份、四氧化三铁粉末1‑2份、纤维素酶2‑30份；所述的反应底物包括正硅酸四乙酯或正硅酸四甲酯；所述的模板溶液为质量百分比在28‑32％的葡萄糖、麦芽糖、果糖、二苯甲酰基‑L‑酒石酸、环糊精、尿素、甘油、可溶性淀粉、柠檬酸、抗坏血酸或寡肽中的任一种的溶液；步骤2：按步骤1中称取的反应底物的物质量，并按以下摩尔比称取盐酸，反应底物与盐酸的摩尔比为100∶1‑200∶1，所述的盐酸浓度等于或低于0.2mol/L；步骤3：将步骤1中称取的反应底物加入反应釜中；步骤4：将反应底物冷却至15℃以下；步骤5：向反应釜中的反应底物滴加步骤2中称取的盐酸并搅拌直至得到的溶液变得澄清透明，控制反应温度小于或等于30℃；步骤6：将步骤1中称取的模板溶液加入步骤5得到的溶液中，并搅拌至混合均匀；步骤7：减压蒸馏去除反应溶液中的副产物乙醇或甲醇，得到溶胶；所述的减压蒸馏压力为0.005MPa以下，温度为30℃以下；步骤8：向步骤7得到的溶胶滴加浓度为0.38‑0.42mol/L的氢氧化钠溶液并搅拌，滴加速率小于或等于1L/min，直至pH值大于或等于3.5，加入步骤1中称取的四氧化三铁粉末和纤维素酶后，继续滴加氢氧化钠溶液，直至pH值大于或等于4.2；步骤9：将步骤8得到的反应产物转移至开口容器中，冷却至0℃以下并保持10小时以上，得到凝胶。...

【技术特征摘要】
1.一种磁性固定化酶的生产方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1：按质量份称取下列组份：反应底物100份、模板溶液50-200份、四氧化三铁粉末1-2份、纤维素酶2-30份；所述的反应底物包括正硅酸四乙酯或正硅酸四甲酯；所述的模板溶液为质量百分比在28-32％的葡萄糖、麦芽糖、果糖、二苯甲酰基-L-酒石酸、环糊精、尿素、甘油、可溶性淀粉、柠檬酸、抗坏血酸或寡肽中的任一种的溶液；步骤2：按步骤1中称取的反应底物的物质量，并按以下摩尔比称取盐酸，反应底物与盐酸的摩尔比为100∶1-200∶1，所述的盐酸浓度等于或低于0.2mol/L；步骤3：将步骤1中称取的反应底物加入反应釜中；步骤4：将反应底物冷却至15℃以下；步骤5：向反应釜中的反应底物滴加步骤2中称取的盐酸并搅拌直至得到的溶液变得澄清透明，控制反应温度小于或等于30℃；步骤6：将步骤1中称取的模板溶液加入步骤5得到的溶液中，并搅拌至混合均匀；步骤7：减压蒸馏去除反应溶液中的副产物乙醇或甲醇，得到溶胶；所述的减压蒸馏压力为0.005MPa以下，温度为30℃以下；步骤8：向步骤7得到的溶胶滴加浓度为0.38-0.42mol/L的氢氧化钠溶液并搅拌，滴加速率小于或等于1L/min，直至pH值大于或等于3....

【专利技术属性】
技术研发人员：危岩，孙亚飞，于伟娜，叶培荣，童龙欢，
申请(专利权)人：厦门庚能新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35