一种长效的生物酶热稳定剂及其微通道连续合成方法技术

本发明专利技术公开了一种长效的生物酶热稳定剂及其微通道连续合成方法。本发明专利技术的一种长效的生物酶热稳定剂是由维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖及石墨烯在微通道反应器中反应制得，通过微反应形成稳定的共溶体系，可有效提高生物酶的热稳定性。同时，本发明专利技术的一种长效的生物酶热稳定剂的制备方法简单、可控，操作安全，适于规模化生产。

A long-acting heat stabilizer for enzyme and its continuous synthesis by microchannel

【技术实现步骤摘要】
一种长效的生物酶热稳定剂及其微通道连续合成方法
本专利技术涉及生物酶
，尤其是，本专利技术涉及一种长效的生物酶热稳定剂及其微通道连续合成方法。
技术介绍
酶是存在于生物体内的一种生物催化剂，与化学催化剂不同的是，酶本身是一种蛋白质，相比于普通化学催化剂具有很多优势，如：酶对底物具有高度的选择性，副产物极少，产物易于分离，催化效率高；且酶催化剂本身是可生物降解的蛋白质，是理想的绿色催化剂。然而，酶催化通常在常温、常压和接近于中性的条件下反应，反应温度不能太高，高温下会导致酶的分子结构发生不可逆转变，进而导致酶失活。而实际生产中，通常要求酶促反应需要较高的温度，高温可以显著缩短生产周期，同时高温条件下许多有碍工业生产操作的蛋白质类杂质会变性，利于生产工艺的改进。因此，提高酶的高温稳定性对于酶的应用来说具有重要意义。酶的稳定性是决定酶制剂能否大规模生产和商品化的关键。然而，现有技术中对酶的热稳定剂研究较少，常用的热稳定剂主要有以下两种：金属离子类和糖类、多元醇类等。金属离子类热稳定剂对酶虽然具有较好的热稳定性，但是添加金属离子后需要使用离子交换树脂脱除，增加生产成本；而糖类、多元醇类稳定剂在高温条件下的稳定作用有限，当温度超过一定值时，这类稳定剂也会很快失去功效。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种长效的生物酶热稳定剂及其微通道连续合成方法。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：一种长效的生物酶热稳定剂，其是按以下方法制备的：将石墨烯溶解在蒸馏水中，超声分散成浓度为1.6~17mg/mL的石墨烯溶液；将维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖溶解在蒸馏水中，配成混合溶液，所述混合溶液中维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖的质量比为（3~8）：（15~50）：（3~10），所述混合溶液中海藻糖的浓度为3~10mg/mL；将所述混合溶液、所述石墨烯溶液输入到微通道反应器中进行微反应制备生物酶热稳定剂。优选地，所述微反应的温度为35~60℃，压力为0.1~2MPa。优选地，所述微反应中所述混合溶液、所述石墨烯溶液的体积比为（2~5）：1。优选地，所述石墨烯的层数为1~50层。更优选地，所述石墨烯为单层石墨烯。优选地，所述超声处理时间为2~5h。本专利技术还提供一种长效的生物酶热稳定剂的微通道连续合成方法。与现有技术相比，本专利技术的技术效果体现在：本专利技术的一种长效的生物酶热稳定剂是由维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖及石墨烯在微通道反应器中反应制得，通过微反应形成稳定的共溶体系，可有效提高生物酶的热稳定性。同时，本专利技术的一种长效的生物酶热稳定剂的制备方法简单、可控，操作安全，适于规模化生产。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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。本专利技术实施例提供一种长效的生物酶热稳定剂，其是按以下方法制备的：（1）将石墨烯溶解在蒸馏水中，超声分散成浓度为1.6~17mg/mL的石墨烯溶液；（2）将维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖溶解在蒸馏水中，配成混合溶液，混合溶液中维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖的质量比为（3~8）：（15~50）：（3~10），混合溶液中海藻糖的浓度为3~10mg/mL；（3）将混合溶液、石墨烯溶液输入到微通道反应器中进行微反应制备生物酶热稳定剂。其中，步骤（1）中的石墨烯优选为层数为1~50层的石墨烯，因为层数过高的石墨烯容易发生层间堆叠、团聚、稳定性差。更优选地，选用单层石墨烯，单层石墨烯容易暴露更多的活性基团，更易于与其他分子发生化学结合作用，具有更好的化学活性。在室温下，将石墨烯溶液超声处理2~5h，超声功率100~200w，即可得到稳定的石墨烯分散液。步骤（2）中混合溶液中维生素C葡萄糖苷具有良好的抗氧化性，添加到酶反应体系后，可以在反应体系中吸收环境中的活性氧离子，从而让生物酶免受活性氧离子的破坏。生物酶的变性是由于蛋白质分子有序二维紧密的结构由于环境、温度、失水等条件下变成无序而散漫的结构，失去了特殊的空间结构，从而失去生物酶活性。普鲁兰多糖、海藻糖能在生物酶周边提供保水层，使生物酶不容易因为失水变性，利于维持生物酶分子空间构造的稳定性。步骤（3）在微通道反应器中进行，本实施例选用康宁“心型”微通道反应器，微通道反应器反应模块为1-10个。适量的石墨烯在微反应条件下与普鲁兰多糖、海藻糖形成共价作用，降低体系的介电常数，增强体系对生物酶的保护作用。一般的加热搅拌方式无法很好的让这些物质形成稳定的共溶体系，微通道反应器能提供远高于常规反应器的传热传质系数和较高的反应压力，且操作简单、安全性高。优选地，微反应的温度为35~60℃，压力为0.1~2MPa。微反应中混合溶液、石墨烯溶液的体积比为（2~5）：1。本专利技术实施例还提供一种长效的生物酶热稳定剂的微通道连续合成方法。本专利技术的一种长效的生物酶热稳定剂是由维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖及石墨烯在微通道反应器中反应制得，通过微反应形成稳定的共溶体系，可有效提高生物酶的热稳定性。同时，本专利技术的一种长效的生物酶热稳定剂的制备方法简单、可控，操作安全，适于规模化生产。以下结合具体实施例做进一步说明。实施例1本专利技术实施例1提供一种长效的生物酶热稳定剂及其微通道连续合成方法，其是按以下方法制备的：（1）称取0.5g单层石墨烯溶解在300mL蒸馏水中，超声处理2h分散成稳定的的石墨烯溶液；（2）称取3g维生素C葡萄糖苷、15g普鲁兰多糖、10g海藻糖溶解在1000mL蒸馏水中，配成混合溶液；（3）将混合溶液、石墨烯溶液分别用计量泵按体积比5:1输入到微通道反应器中进行微反应制备生物酶热稳定剂，微反应温度为35℃，压力为2MPa。实施例2本专利技术实施例2提供一种长效的生物酶热稳定剂及其微通道连续合成方法，其是按以下方法制备的：（1）称取2g单层石墨烯溶解在300mL蒸馏水中，超声处理3h分散成稳定的的石墨烯溶液；（2）称取8g维生素C葡萄糖苷、30g普鲁兰多糖、3g海藻糖溶解在1000mL蒸馏水中，配成混合溶液；（3）将混合溶液、石墨烯溶液分别用计量泵按体积比3:1输入到微通道反应器中进行微反应制备生物酶热稳定剂，微反应温度为50℃，压力为1MPa。实施例3本专利技术实施例3提供一种长效的生物酶热稳定剂及其微通道连续合成方法，其是按以下方法制备的：（1）称取5g单层石墨烯溶解在300mL蒸馏水中，超声处理5h分散成稳定的的石墨烯溶液；（2）称取8g维生素C葡萄糖苷、50g普鲁兰多糖、5g海藻糖溶解在1000mL蒸馏水中，配成混合溶液；（3）将混合溶液、石墨烯溶液分别用计量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长效的生物酶热稳定剂，其特征在于，其是按以下方法制备的：/n将石墨烯溶解在蒸馏水中，超声分散成浓度为1.6~17 mg/mL的石墨烯溶液；/n将维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖溶解在蒸馏水中，配成混合溶液，所述混合溶液中维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖的质量比为（3~8）：（15~50）：（3~10），所述混合溶液中海藻糖的浓度为3~10 mg/mL；/n将所述混合溶液、所述石墨烯溶液输入到微通道反应器中进行微反应制备生物酶热稳定剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种长效的生物酶热稳定剂，其特征在于，其是按以下方法制备的：
将石墨烯溶解在蒸馏水中，超声分散成浓度为1.6~17mg/mL的石墨烯溶液；
将维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖溶解在蒸馏水中，配成混合溶液，所述混合溶液中维生素C葡萄糖苷、普鲁兰多糖、海藻糖的质量比为（3~8）：（15~50）：（3~10），所述混合溶液中海藻糖的浓度为3~10mg/mL；
将所述混合溶液、所述石墨烯溶液输入到微通道反应器中进行微反应制备生物酶热稳定剂。


2.如权利要求1所述的一种长效的生物酶热稳定剂，其特征在于，所述微反应的温度为35~60℃，压力为0.1~2MP...

【专利技术属性】
技术研发人员：林金新，郭小雷，黄平，
申请(专利权)人：福州三合元生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35