通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球制造技术

本发明专利技术公开了一种通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球，涉及生物催化技术领域，其制备方法包括如下步骤：(1)聚合物空心纳米球的制备，(2)聚合物‑TiO

A hollow nanospheres were prepared by catalytic oxidation of vanillin lipase

The invention discloses a hollow nanospheres prepared by catalytic oxidation of vanillin by lipase load, relates to the field of biocatalysis technology, the preparation method comprises the following steps: (1) polymeric hollow nanospheres were prepared (2) polymer TiO

【技术实现步骤摘要】
通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球
：本专利技术涉及生物催化
，具体涉及一种通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球。
技术介绍
：香兰素，又名香草醛、香兰醛，是香荚兰豆中的主要成分，属于世界上产量最大、用途最广的香料之一，不仅可以用作增香剂，还在食品中用作防腐剂、保鲜剂、抗氧化剂、矫味剂或定香剂，而且还能作为制药中间体用于药物合成。目前，香兰素生产方法主要有植物提取法、化学合成法和生物合成法。植物提取法由于受到原材料香兰草豆荚供应量的限制，这使得仅从香兰草提取的天然香兰素远远不能满足世界市场需求。目前市场上绝大多数的香兰素产品是通过化学合成得到的，如愈创木酚和乙醛酸缩合工艺，虽然工艺设备简单，产物纯度高，但存在环境污染严重的缺陷，产品香气单一，并且使制备香料的安全性也受到质疑。为了解决天然香兰素来源有限、价格昂贵的问题，近年来人们发展了香兰素的生物合成法，利用微生物发酵，动物、植物细胞或它们的酶体系来生产天然的香兰素，所得香兰素符合EU和FDA对天然香精的食用安全要求。专利CN104480148A公开了一种采用生物酶催化氧化法合成香兰素的工艺，其中采用脂肪酶Novozyme435来催化氧化制备香兰素，催化活性高，使香兰素产率达到85％。为了进一步提高香兰素收率，我们开发出一种通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球，利用所制的空心纳米球来负载脂肪酶，使脂肪酶均匀渗入香兰素制备原料中，充分发挥催化活性，将香兰素产率提高到90％以上。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种有利于增强催化活性从而提高产物收率的通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球，其制备方法包括如下步骤：(1)聚合物空心纳米球的制备：向水中加入甲基丙烯酸葡萄糖酯、马来松香丙烯酸乙二醇酯、纳米致孔剂和引发剂，升温至60-65℃保温混合10-15min，再于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5-10min，并于0-5℃环境中静置15-30min，混合均匀后继续微波处理5-10min，然后于-5-0℃环境中静置10-15min，混合均匀后再次微波处理5-10min，所得混合物以5℃/min的降温速度降温至45-50℃，经固液分离后将所得球体用10-15℃冷水冲洗三次，最后于60-65℃下真空干燥，即得聚合物空心纳米球；(2)聚合物-TiO2复合空心纳米球的制备：向β-蒎烯中加入纳米二氧化钛、微晶纤维素交联聚丙烯酰胺和氢化松香季戊四醇酯，并升温至120-125℃保温混合15-30min得到复合浆料，同时将上述所制聚合物空心纳米球加入滚筒式混合机中，再将所制复合浆料以喷雾形式均匀喷在聚合物空心纳米球的表面，所得球体以5℃/min的降温速度降温至15-20℃，然后采用15-20℃冷水冲洗三次，最后于60-65℃下真空干燥，即得聚合物-TiO2复合空心纳米球；(3)复合空心纳米球表面硬质外壳的包覆：向水中加入陶瓷微粉、海泡石纤维粉和聚氧化乙烯，并升温至回流状态保温混合15-30min，然后加入上述所制聚合物-TiO2复合空心纳米球，静置8-12h，离心，所得球体于60-65℃下真空干燥，即得表面包覆有硬质外壳的聚合物-TiO2复合空心纳米球；(4)空心纳米球的制备：将上述所制表面包覆有硬质外壳的聚合物-TiO2复合空心纳米球于450-500℃下焙烧2-3h，去除聚合物，最后经自然冷却至室温，即得空心纳米球。所述步骤(1)中水、甲基丙烯酸葡萄糖酯、马来松香丙烯酸乙二醇酯、纳米致孔剂和引发剂的质量比为300-350:40-50:25-35:15-20:1-2。所述步骤(1)中引发剂选自过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。所述步骤(1)中纳米致孔剂的制备方法为：向水中加入羟乙基纤维素和氢化蓖麻油，并升温至回流状态保温混合15min，待自然冷却至40-45℃后加入多聚谷氨酸和聚二甲基二烯丙基氯化铵，搅拌30min形成乳液，然后加入葡萄糖酸钠和二茂铁，混合均匀后将所得混合物送入喷雾干燥机中，干燥所得颗粒经研磨制成纳米粉末，最后将纳米粉末加水制成固含量30-35wt％的乳液，即得纳米致孔剂。所述水、羟乙基纤维素、氢化蓖麻油、多聚谷氨酸、聚二甲基二烯丙基氯化铵、葡萄糖酸钠和二茂铁的质量比为30-50:5-10:1-2:3-5:0.5-1:0.5-1:0.05-0.1。所述步骤(2)中聚合物空心纳米球、β-蒎烯、纳米二氧化钛、微晶纤维素交联聚丙烯酰胺和氢化松香季戊四醇酯的质量比为55-60:20-25:15-20:3-5:1-2。所述步骤(2)中微晶纤维素交联聚丙烯酰胺由微晶纤维素和阳离子聚丙烯酰胺经物理交联制成，其具体制备方法为：将阳离子聚丙烯酰胺和泊洛沙姆溶解于水中，并以5℃/min的升温速度升温至回流状态保温搅拌5-10min，再加入微晶纤维素和纳米胶粉，继续回流保温搅拌0.5-1h，然后以10℃/min的降温速度降温至35-45℃，所得混合液送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得微晶纤维素交联聚丙烯酰胺。所述阳离子聚丙烯酰胺、泊洛沙姆、水、微晶纤维素和纳米胶粉的质量比为5-10:0.5-1:15-30:3-5:0.1-0.3。所述步骤(3)中聚合物-TiO2复合空心纳米球、水、陶瓷微粉、海泡石纤维粉和聚氧化乙烯的质量比为50-60:200-250:10-15:3-5:2-3。本专利技术的有益效果是：本专利技术所制空心纳米球用于负载脂肪酶，每克空心纳米球上脂肪酶的负载量达到15mg以上，制得的脂肪酶催化剂专用于香兰素的催化氧化合成，以松柏醛为原料，过氧化氢脲为脂肪酶的氧源，制得的香兰素收率达到93％以上，纯度达到98％以上；并且所制脂肪酶催化剂在过氧化氢脲的作用下保持高活性，能被重复使用，因此属于绿色环保型催化剂。具体实施方式：为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例1(1)聚合物空心纳米球的制备：向350份水中加入40份甲基丙烯酸葡萄糖酯、25份马来松香丙烯酸乙二醇酯、15份纳米致孔剂和1份过氧化苯甲酰，升温至60-65℃保温混合15min，再于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5min，并于0-5℃环境中静置30min，混合均匀后继续微波处理10min，然后于-5-0℃环境中静置15min，混合均匀后再次微波处理10min，所得混合物以5℃/min的降温速度降温至45-50℃，经固液分离后将所得球体用10-15℃冷水冲洗三次，最后于60-65℃下真空干燥，即得聚合物空心纳米球；(2)聚合物-TiO2复合空心纳米球的制备：向25份β-蒎烯中加入15份纳米二氧化钛、3份微晶纤维素交联聚丙烯酰胺和1份氢化松香季戊四醇酯，并升温至120-125℃保温混合30min得到复合浆料，同时将上述所制55份聚合物空心纳米球加入滚筒式混合机中，再将所制复合浆料以喷雾形式均匀喷在聚合物空心纳米球的表面，所得球体以5℃/min的降温速度降温至15-20℃，然后采用15-20℃冷水冲洗三次，最后于60-65℃下真空干本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：(1)聚合物空心纳米球的制备：向水中加入甲基丙烯酸葡萄糖酯、马来松香丙烯酸乙二醇酯、纳米致孔剂和引发剂，升温至60‑65℃保温混合10‑15min，再于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5‑10min，并于0‑5℃环境中静置15‑30min，混合均匀后继续微波处理5‑10min，然后于‑5‑0℃环境中静置10‑15min，混合均匀后再次微波处理5‑10min，所得混合物以5℃/min的降温速度降温至45‑50℃，经固液分离后将所得球体用10‑15℃冷水冲洗三次，最后于60‑65℃下真空干燥，即得聚合物空心纳米球；(2)聚合物‑TiO

【技术特征摘要】
1.通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：(1)聚合物空心纳米球的制备：向水中加入甲基丙烯酸葡萄糖酯、马来松香丙烯酸乙二醇酯、纳米致孔剂和引发剂，升温至60-65℃保温混合10-15min，再于微波频率2450MHz、输出功率700W下微波处理5-10min，并于0-5℃环境中静置15-30min，混合均匀后继续微波处理5-10min，然后于-5-0℃环境中静置10-15min，混合均匀后再次微波处理5-10min，所得混合物以5℃/min的降温速度降温至45-50℃，经固液分离后将所得球体用10-15℃冷水冲洗三次，最后于60-65℃下真空干燥，即得聚合物空心纳米球；(2)聚合物-TiO2复合空心纳米球的制备：向β-蒎烯中加入纳米二氧化钛、微晶纤维素交联聚丙烯酰胺和氢化松香季戊四醇酯，并升温至120-125℃保温混合15-30min得到复合浆料，同时将上述所制聚合物空心纳米球加入滚筒式混合机中，再将所制复合浆料以喷雾形式均匀喷在聚合物空心纳米球的表面，所得球体以5℃/min的降温速度降温至15-20℃，然后采用15-20℃冷水冲洗三次，最后于60-65℃下真空干燥，即得聚合物-TiO2复合空心纳米球；(3)复合空心纳米球表面硬质外壳的包覆：向水中加入陶瓷微粉、海泡石纤维粉和聚氧化乙烯，并升温至回流状态保温混合15-30min，然后加入上述所制聚合物-TiO2复合空心纳米球，静置8-12h，离心，所得球体于60-65℃下真空干燥，即得表面包覆有硬质外壳的聚合物-TiO2复合空心纳米球；(4)空心纳米球的制备：将上述所制表面包覆有硬质外壳的聚合物-TiO2复合空心纳米球于450-500℃下焙烧2-3h，去除聚合物，最后经自然冷却至室温，即得空心纳米球。2.根据权利要求1所述的通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球，其特征在于：所述步骤(1)中水、甲基丙烯酸葡萄糖酯、马来松香丙烯酸乙二醇酯、纳米致孔剂和引发剂的质量比为300-350:40-50:25-35:15-20:1-2。3.根据权利要求1所述的通过催化氧化法制备香兰素的脂肪酶负载用空心纳米球，其特征在于：所述步骤(1)中引发剂选自过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙凯，徐红纳，闫磊，王妍，桂金秋，蔡克瑞，刘春玲，崔荣军，韩彦龙，晁岳刚，
申请(专利权)人：牡丹江医学院，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23