一种纤维素‑SiO制造技术

一种纤维素‑SiO

A cellulose SiO

A cellulose SiO

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素-SiO2复合载体的制备方法及其应用
本专利技术涉及固定酶载体
，特别涉及一种固定酶的纤维素-SiO2复合载体的制备方法及纤维素-SiO2复合载体在固定酶方面的应用。
技术介绍
酶属于生物催化剂，与普通的化学反应催化剂相比，酶可在常温、常压等较为温和的条件下进行高选择性的催化反应。但由于酶一般是水溶性蛋白质,故往往存在如下缺点:①不稳定，易失活；②难以回收与反复使用；③不能实现连续操作。固定化酶技术可改善上述缺点。固定化酶技术中，最为关键的是载体材料的选择或处理。目前典型的载体材料有天然高分子材料、合成高分子材料、无机材料等。其中，基于天然生物质材料的固定化酶载体由于具备无毒性，传质性能好、原料易得，价格低廉等优点，受到广泛关注。而纤维素作为世界上产量最大的生物质材料，用作固定化酶载体具有独特的优势。近年出现了将纤维素的羟基改造为醛基制备双醛纤维素，籍此直接与蛋白质的氨基产生共价键交联，从而实现酶的固定化的方法。这种方法避免了传统方法中添加醛类，如甲醛与戊二醛等易造成污染的弊端。但纤维素作为一种天然高分子材料，用作固定化酶载体依然存在一些不足，主要体现在以下两方面：①亲水性过强，使用时易吸附其它杂质而受到污染；②有机物的刚性不强，耐用性有待改善。
技术实现思路
为此，需要提供一种固化酶载体制备方法，该方法所制备的纤维素-SiO2复合载体具有疏水性，不易吸附污染物，同时本身具有刚性，耐用性，可应用于各种酶的固定。本专利技术提供一种用于固定酶的纤维素-SiO2复合载体的制备方法，包括以下步骤：S1：将双醛纤维素-SiO2粉末加入离子溶液，搅拌至粉末完全溶解后将溶液进行离心脱泡，制成第一混合溶液；S2：将所述第一混合溶液冷却至温度为20～40℃,冷却时间为60～120分钟，制成第二混合溶液；S3：将S2步骤制备的第二混合溶液制成厚度0.2～1.0mm的液膜或直径0.4～1.2mm的微球；S4：将S3步骤制得的液膜或微球，置于体积百分比浓度为15％的乙醇-水溶液中凝固；S5：去离子水清洗S4步骤中凝固成型的液膜或微球。进一步地，所述S1步骤中，所述离子溶液为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑溴盐中的任一种。进一步地，所述S1步骤中，所述双醛纤维素-SiO2粉末与离子液体的重量比为1:10～30。进一步地，所述S1步骤中，控制溶液温度保持在60～120℃，搅拌时间控制在2～6小时，离心脱泡时间为10分钟，离心速度为8000～12000r/min。进一步地，所述S4步骤中，体积百分比浓度为15％的乙醇-水溶液每隔30分钟更换1次，更换总次数为2～5次。进一步地，步骤S1中的双醛纤维素-SiO2粉末通过以下方法制备而得：A1：在乙醇-水溶液中依次投入双醛纤维素和SiO2-NH2，混合均匀，得到第三混合溶液；A2：所述第三混合溶液搅拌并加热至63～67℃，并在63～67℃下反应17～19小时,得到第一悬浊液；A3：所述第一悬浊液进行抽滤、洗涤、真空干燥、研磨，得到所述双醛纤维素-SiO2粉末。进一步地，步骤A1中双醛纤维素和SiO2-NH2的重量比是20.0～60.0；进一步地，步骤A1中的SiO2-NH2通过以下方法制备而得：B1：正硅酸乙酯或正硅酸丁酯加入乙醇水溶液，混合均匀,得到第四混合溶液；B2：所述第四混合溶液加入冰乙酸后升温至70～80℃，反应10～20分钟,得到第五混合溶液；B3：所述第五混合溶液逐滴加入N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，直至出现凝胶；B4：将B3步骤制备的凝胶真空干燥，得到SiO2-NH2。进一步地，步骤A1中的双醛纤维素通过以下方法制备而得：C1：微晶纤维素或浆粕加入盐酸溶液中，搅拌均匀，反应12小时后离心取沉淀物质；C2：将C1步骤制备的沉淀物质用去离子水洗涤、浸泡,得到第二悬浊液；C3：所述第二悬浊液中加入高碘酸钠，直至沉淀物质分散均匀，得到第三悬浊液，过程中控制悬浊液pH值保持在3～5，温度保持在35～50℃，本步骤在避光条件下进行。C4：所述第三悬浊液中加入叔丁醇，离心分离得到所述双醛纤维素。同时，专利技术人提供了一种纤维素-SiO2复合载体在固定酶方面的应用。纤维素-SiO2复合载体中，双醛纤维素为固定酶载体的主体，侧链带有大量醛基，可与酶蛋白产生交联，形成稳定的共价键，起到稳定的固定酶的作用；而SiO2粒子，可同时起到两方面作用：一方面，SiO2粒子对纤维素进行无机杂化，可使载体带有部分无机材料的性质，有效改善纤维素材料的耐候性、耐用性与稳定性；另一方面，SiO2粒子具有一定的疏水性，可避免载体使用时吸附污染物，即具有一定的自清洁效果。复合载体用于固化酶后，可保留游离酶大部分的酶活，相比其他固化酶载体物质具有明显的优势。同时，固化在复合载体上的酶可以进行回收和反复使用，并实现连续操作。固化在该载体上的酶对温度的敏感性相比游离酶大大下降，具有稳定不易失活的特性。区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本专利技术所提供的纤维素-SiO2复合载体，引入SiO2-NH2，使之与双醛纤维素的部分醛基发生共价交联，使无机物SiO2与有机物纤维素杂化，可同时起到增强纤维素凝胶载体机械强度与疏水性的作用。纤维素-SiO2复合载体疏水性的改善，可避免固定酶载体使用时吸附污染物，具有一定的自清洁效果。同时复合载体用于固化酶后，可保留游离酶大部分的酶活，固化在复合载体上的酶可以进行回收和反复使用，对温度的敏感性相比游离酶大大下降，具有稳定不易失活的特性。具体实施方式本实施方式中所述微晶纤维素是一种纯化的、部分解聚的纤维素，白色、无臭、无味，由多孔微粒组成的结晶粉末，其主要成分为以β-1,4-葡萄糖苷键结合的直链式多糖类物质。本实施方式中所述浆粕为青山纸业股份有限公司提供。浆粕中α-纤维素含量大于91％，动力粘度为9.0mPa·S，白度大于85％ISO，铁离子含量小于15mg/kg，聚戊糖含量小于3.0％，灰分含量小于0.15％，树脂含量小于0.3％。本实施方式中所述离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和1-乙基-3-甲基咪唑溴盐为中科院兰州化学物理研究所提供。离子液体纯度均大于98.5％，水分含量小于1.0％，咪唑与酸根离子含量小于0.5％。实施例1一种纤维素-SiO2复合载体的制备方法(1)称取6g微晶纤维素溶于100mL浓度为5mol/L的盐酸溶液中，搅拌，水解反应12小时后离心后取沉淀。沉淀物质用去离子水洗涤、浸泡，使沉淀悬浮于去离子水中；在搅拌下向溶液中加入高碘酸钠，直至沉淀物质分散均匀。反应在避光环境中进行，过程中溶液pH值保持为4，温度为35℃。反应后溶液中加入叔丁醇，离心分离得双醛纤维素。(2)将10mL四乙基硅氧烷加入50mL乙醇-水溶液(体积百分比为50％)中，混合均匀，再加入0.1mL冰乙酸，升温至75℃，10分钟后，逐滴加入N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，直至出现凝胶。将凝胶真空干燥，得到SiO2-NH2。(3)步骤(1)中所得双醛纤维素取6g，步骤(2)中所得SiO2-NH2取0.1g，加入50mL乙醇-水溶液(体积百分比为50％)中，混合，在75℃下反应8小时，抽滤，洗涤，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固定酶的纤维素‑SiO

【技术特征摘要】
1.一种用于固定酶的纤维素-SiO2复合载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将双醛纤维素-SiO2粉末加入离子溶液，搅拌至粉末完全溶解后将溶液进行离心脱泡，制成第一混合溶液；S2：将所述第一混合溶液冷却至溶液温度为20～40℃,冷却时间为60～120分钟，制成第二混合溶液；S3：将S2步骤制备的第二混合溶液制成厚度0.2～1.0mm的液膜或直径0.4～1.2mm的微球；S4：将S3步骤制得的液膜或微球，置于体积百分比浓度为15％的乙醇-水溶液中凝固；S5：去离子水清洗S4步骤中凝固成型的液膜或微球。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中，所述离子溶液为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑溴盐中的任一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中，所述双醛纤维素-SiO2粉末与离子液体的重量比为1:10～30。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中，控制溶液温度保持在60～120℃，搅拌时间控制在2～6小时；离心脱泡时间为10分钟，离心速度为8000～12000r/min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S4步骤中，体积百分比浓度为15％的乙醇-水溶液每隔30分钟更换1次，更换总次数为2～5次。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中的双醛纤维素-SiO2粉末通过以下方法制备而得：A1：在乙醇-水溶液中依...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，杨俊晖，苗庆显，陈礼辉，黄六莲，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35