一种咪唑及其衍生物修饰表面活性剂‑酶纳米复合催化剂的制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种咪唑及其衍生物修饰表面活性剂‑酶纳米复合催化剂的制备方法与应用。该制备方法包括以下步骤：配表面活性剂水溶液，室温下，边搅拌边滴加游离酶液至澄清，得混合液；向混合液中边搅拌变滴加金属离子盐溶液，室温下搅拌30‑60min后得金属离子/表面活性剂‑酶纳米复合催化剂的水溶液；向步骤2的水溶液中加入咪唑及其衍生物水溶液，搅拌20‑40min，离心并用去离子水冲洗1‑3次，真空冷冻干燥至恒重即可。该催化剂水油两相生物催化中的应用。本发明专利技术采用水相溶液混合法制备，操作简单、周期短、条件温和、成本低廉、酶稳定性高、酶回收率高、载体酶分子结合强度高，兼备生物和物理催化活性。

Preparation method and application of imidazole and its derivatives modified surfactant enzyme nano composite catalyst

The invention discloses a preparation method and application of imidazole and its derivatives modified surfactant enzyme nano composite catalyst. The preparation method comprises the following steps: with surfactant aqueous solution, at room temperature, stirring, adding to the free enzyme liquid clarification, mixed liquid; to the mixture stirring variable adding metal ion salt solution, stirring at room temperature to 30 60min after aqueous metal ion / surfactant the enzyme nano composite catalyst; adding aqueous solution of imidazole and its derivatives in aqueous solution to step 2, stirring for 20 40min, and 1 centrifugal washing with deionized water 3 times, vacuum freeze drying to constant weight. Application of this catalyst in water oil two phase biocatalysis. The invention adopts the aqueous solution prepared by mixing, simple operation, short period, mild condition, low cost, high enzyme stability, high recovery rate, enzyme carrier enzyme molecules with high intensity, both biological and physical activity.

【技术实现步骤摘要】
一种咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的制备方法与应用
本专利技术属于酶的固定
，具体涉及一种咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的制备方法与应用。
技术介绍
甘油磷脂酰胆碱是由磷脂酰胆碱经过水解作用而生成的。由于甘油磷脂酰胆碱是一类重要的胆碱类化合物，它不仅可以用作生物合成磷脂酰胆碱的前体，也是人体内合成神经递质乙酰胆碱的前体，在治疗阿兹海默老年痴呆症等疾病中拥有潜在的应用价值。单用磷脂酶A1催化磷脂酰胆碱水解生成甘油磷脂酰胆碱，需要经历一步酰基转移，从Sn-2-LPC转移生成Sn-1-LPC。这种酰基转移发生的原因是Sn-1-LPC的热力学稳定性要比Sn-2-LPC低。酰基转移从Sn-2-LPC到Sn-1-LPC在反应中会一直进行，直到反应达到动态平衡。反应介质中缓冲溶液的浓度对于酰基转移作用并没有重大改变。但是，酸性条件和碱性条件可以加快酰基转移的进行，其中碱性环境更有利于酰基转移以及水解的过程。表面活性剂不仅能够降低有机/水两相体系的界面张力，还能够影响酶分子的构象，在一定程度上能够提高酶分子的稳定性。然而，游离酶在含有表面活性剂的溶剂中通常只能使用一次，限制了其用途。虽然酶可以与金属离子以及表面活性剂通过共沉淀作用形成纳米复合物。但是随着在有机/水两相体系中催化反应长时间的进行，酶-表面活性剂纳米复合物仍然不能够保持较高的活力与稳定性。需要对酶-表面活性剂纳米复合物进行改性来提升其在有机/水两相体系中的催化性能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种2-甲基咪唑修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的制备方法与应用，该方法采用水相溶液混合法制备，操作简单、周期短、条件温和、成本低廉、酶稳定性高、酶回收率高、载体酶分子结合强度高，兼备生物和物理催化活性。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案为：一种咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，表面活性剂改性游离酶配0.01-1mmol/mL表面活性剂水溶液，室温下，边搅拌边滴加游离酶液至澄清，得混合液；步骤2，制备金属离子/表面活性剂-酶纳米复合催化剂向混合液中边搅拌变滴加0.01-1mmol/mL金属离子盐溶液，室温下搅拌30-60min后得金属离子/表面活性剂-酶纳米复合催化剂的水溶液；步骤3，制备咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂向步骤2的水溶液中加入0.01-1mmol/mL咪唑及其衍生物水溶液，搅拌20-40min，离心并用去离子水冲洗1-3次，真空冷冻干燥至恒重即可。作为改进的是，所述表面活性剂为脱氧胆酸钠，牛磺脱氧胆酸钠，甘氨脱氧胆酸纳，鹅脱氧胆酸钠中的一种，游离酶液的溶质为磷脂酶A1。作为改进的是，步骤1中表面活性剂的浓度为10mmol/L，搅拌速度为100～150rpm。作为改进的是，步骤2中所述金属离子为Co2+、Ca2+、Zn2+、Mn2+、Ba2+、Cu2+、Ni2+、Sn2+、Mg2+中任一种，浓度为20mmol/L，搅拌速度为100～150rpm。作为改进的是，步骤3中所述咪唑及其衍生物为2-甲基咪唑。进一步改进的是，步骤3中咪唑及其衍生物水溶液的浓度为50mmol/L，离心速度为7000rpm，离心时间为15min，真空冷冻干燥的真空度为1.3～13Pa，温度为-85℃～-10℃。上述咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂在水油两相生物催化中的应用。作为改进的是，上述应用包括以下步骤：称取含磷脂酰胆碱的原料于离心管中，加入去离子水和有机溶剂，再加入咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂，在水浴锅中搅拌反应一段时间后得到产物甘油磷脂酰胆碱。本专利技术反应机理为：与现有技术相比，本专利技术制备方法操作简单、周期短、成本低廉、反应条件温和、载体酶分子结合强度高。本专利技术一种利用咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的制备方法与应用修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂以沉淀的形式生成，提高了纳米复合催化剂中酶的稳定性和活性，同时兼具生物和物理催化活性，尤其适合用于水相催化、有机相催化、两相催化反应领域。附图说明图1为实施例1所得一种咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的扫描电镜图，其中，a为磷脂酶A1表面活性剂纳米复合物,b为咪唑及其衍生物修饰的磷脂酶A1表面活性剂纳米复合物图2为实施例1咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的投射电镜图，a为磷脂酶A1表面活性剂纳米复合物，b为咪唑及其衍生物修饰的磷脂酶A1表面活性剂纳米复合物；图3为咪唑及其衍生物修饰的表面活性剂纳米复合物与咪唑及其衍生物修饰的磷脂酶A1表面活性剂纳米复合物的傅里叶红外图谱；图4为咪唑及其衍生物修饰的表面活性剂纳米复合物与咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的热重分析；图5为咪唑及其衍生物修饰的表面活性剂纳米复合物、咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂、游离磷脂酶A1的催化效率对比图；图6咪唑及其衍生物修饰的磷脂酶A1表面活性剂纳米复合物的重复利用率图。具体实施方式下面结合专利技术和附图详细说明本专利技术的优选技术方案。实施例1一种咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，表面活性剂改性游离酶配10mmol/mL表面活性剂水溶液，室温下，边搅拌边滴加游离酶液至澄清，得混合液，其中，搅拌速度为100rpm；步骤2，制备金属离子/表面活性剂-酶纳米复合催化剂（Hmim@MSNC）向混合液中边搅拌变滴加20mmol/L的氯化钴溶液，室温下搅拌30min后得金属离子/表面活性剂-酶纳米复合催化剂的水溶液，其中，搅拌速度为120rpm。步骤3，制备咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂（Hmim@PLA1-MSNC）向步骤2的水溶液中加入50mmol/L的咪唑及其衍生物水溶液，搅拌30min，离心并用去离子水冲洗3次，真空冷冻干燥至恒重即可，其中离心速度为7000rpm，离心时间为15min，真空冷冻干燥的真空度为1.3Pa，温度为-85℃。本实施例制备的咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂（Hmim@PLA1-MSNC）在电镜下的扫描图如图1所示，从图中可以看出，磷脂酶A1表面活性剂纳米复合物（PLA1-MSNC）的粒径在100nm以下，而咪唑及其衍生物修饰的磷脂酶A1表面活性剂纳米复合物（Hmim@PLA1-MSNC）的粒径在200nm以下，这是由于咪唑及其衍生物能够与材料制备过程中溶液的钴离子反应，在MSNC或PLA1-MSNC的表面生成了晶体，而这些晶体又能够将多个MSNC纳米颗粒或PLA1-MSNC纳米颗粒交联在一起。与MSNC和Hmim@MSNC相比，PLA1-MSNC和Hmim@PLA1-MSNC的形貌有所改变，这是由于在固定化酶制备的过程中PLA1对载体结构所影响的。为了进一步验证PLA1是否成功包埋在Hmim@MSNC内部，测试了Hmim@MSNC、Hmim@PLA1-MSNC的傅里叶红外图谱。如图2所示，Hmim@PLA1-MSNC在1645cm-1处出现了酰基C=O的振动峰，证明了PLA1已经成功地被固定在Hmim@MSNC内部。如图3所示，Hmim本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种咪唑及其衍生物修饰表面活性剂‑酶纳米复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，表面活性剂改性游离酶配0.01‑1 mmol/mL表面活性剂水溶液，室温下，边搅拌边滴加游离酶液至澄清，得混合液；步骤2，制备金属离子/表面活性剂‑酶纳米复合催化剂向混合液中边搅拌变滴加0.01‑1 mmol/mL金属离子盐溶液，室温下搅拌30‑60min后得金属离子/表面活性剂‑酶纳米复合催化剂的水溶液；步骤3，制备咪唑及其衍生物修饰表面活性剂‑酶纳米复合催化剂向步骤2的水溶液中加入0.01‑1 mmol/mL 咪唑及其衍生物水溶液，搅拌20‑40min，离心并用去离子水冲洗1‑3次，真空冷冻干燥至恒重即可。

【技术特征摘要】
1.一种咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，表面活性剂改性游离酶配0.01-1mmol/mL表面活性剂水溶液，室温下，边搅拌边滴加游离酶液至澄清，得混合液；步骤2，制备金属离子/表面活性剂-酶纳米复合催化剂向混合液中边搅拌变滴加0.01-1mmol/mL金属离子盐溶液，室温下搅拌30-60min后得金属离子/表面活性剂-酶纳米复合催化剂的水溶液；步骤3，制备咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂向步骤2的水溶液中加入0.01-1mmol/mL咪唑及其衍生物水溶液，搅拌20-40min，离心并用去离子水冲洗1-3次，真空冷冻干燥至恒重即可。2.根据权利要求1所述的咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为脱氧胆酸钠，牛磺脱氧胆酸钠,甘氨脱氧胆酸纳,鹅脱氧胆酸钠中的任意一种，游离酶液的溶质为磷脂酶A1。3.根据权利要求1所述的咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中表面活性剂的浓度为10mmol/L，搅拌速度为100～150rpm。4.根据权利要求1所述的咪唑及其衍生物修饰表面活性剂-酶纳米复合催...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈可泉，卢媛媛，曹逊，李辉，欧阳平凯，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32