一种高酶活力改性膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于改性膜制备领域，具体涉及一种高酶活力改性膜及其制备方法。该制备方法包括：将胃蛋白酶粉末以柠檬酸‑氢氧化钠‑盐酸缓冲液稀释得到胃蛋白酶溶液，冷藏后用脉冲电场进行处理，得到所述高酶活力酶液；将PES膜浸泡在Tris‑HCl缓冲液中，加入原花青素和聚乙烯亚胺得到混合液，搅拌至原花青素和聚乙烯亚胺涂覆完成后，清洗，得到所述改性膜；将改性膜浸没于所述高酶活力酶液中，得到所述高酶活力改性膜。本发明专利技术的方法制得的持续高酶活力的改性膜既具有高酶活力，同时酶的重复使用能力和膜的亲水性和抗污染能力都得以解决。

【技术实现步骤摘要】
一种高酶活力改性膜及其制备方法
本专利技术属于改性膜制备领域，更具体地，涉及一种高酶活力改性膜及其制备方法。
技术介绍
高压脉冲电场作为一种新兴的非热力物理杀菌技术，由于其低能耗、短时间处理和无化学物残留的优点，高压脉冲电场已被用于调节许多酶的活性和稳定性，并取得了重大成功，表明低强度高压脉冲电场可以提高酶活性。但是高压脉冲电场处理后的酶活力在一段时间会降低，甚至比未处理酶活性还低，这将大大降低酶的重复使用。酶作为一种生物催化剂，对环境敏感且易失活，通过对酶的固定化不仅能实现对酶的重复使用且增加了酶的稳定性。但酶固定化后酶的结构会发生变化，酶的灵活性和活力会大大降低。同时，这些物理固定化方法稳定性较差，在反应过程中酶易泄漏和流失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对酶固定后酶活力降低和酶在膜上酶载量的问题，提供一种高酶活力改性膜及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种高酶活力改性膜的制备方法，该制备方法包括：(1)制备高酶活力酶液将胃蛋白酶粉末以柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液稀释得到胃蛋白酶溶液，冷藏后用脉冲电场进行处理，得到所述高酶活力酶液；(2)制备改性膜将PES膜浸泡在Tris-HCl缓冲液中，加入原花青素和聚乙烯亚胺得到混合液，搅拌至原花青素和聚乙烯亚胺涂覆完成后，以去离子水清洗，得到所述改性膜；(3)制备高酶活力改性膜将改性膜浸没于所述高酶活力酶液中，可选地经过搅拌，经柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液清洗后，得到所述高酶活力改性膜。本专利技术所提供的方法生产持续高酶活力的改性膜既具有高酶活力，又提高了酶的重复使用能力和膜的使用寿命。作为优选方案，所述柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液的pH＝3.0，浓度为0.2M。作为优选方案，所述Tris-HCl缓冲液的pH＝8.5。作为优选方案，所述冷藏的温度为3-5℃，如4℃。作为优选方案，步骤(1)中，脉冲电场处理的条件包括：电场强度为4～16kV/cm，流速为40～100mL·min-1；作为进一步的优选方案，步骤(1)中，脉冲电场处理的条件包括：电场强度为8～11kV/cm，流速为70～90mL·min-1。电场强度进一步优选为8～11kV/cm，最优值为10kV/cm。作为优选方案，步骤(2)中，相对于10-15cm2的PES膜，原花青素的添加量为0～1g且不包括0，聚乙烯亚胺的添加量为0～1g且不包括0；作为进一步的优选方案，步骤(2)中，相对于10-15cm2的PES膜，原花青素的添加量为0.1-0.3g，聚乙烯亚胺的添加量为0.2-0.4g，最优选的方案是：相对于10-15cm2的PES膜，原花青素的添加量为0.2g，聚乙烯亚胺的添加量为0.3g，如相对于13.4cm2的PES膜，原花青素的添加量为0.2g，聚乙烯亚胺的添加量为0.3g。作为优选方案，步骤(2)中，搅拌的时间为8-10h。作为优选方案，步骤(3)中，搅拌的时间为0-6h且不包括0，进一步优选为1～4h，最优选为1.5～3h。作为优选方案，步骤(3)中，高酶活力酶液中胃蛋白酶的浓度为1～6mg/mL，进一步优选为3.5～5mg/mL。本专利技术的第二方面提供由上述的制备方法制得的高酶活力改性膜。本专利技术的有益效果：原花青素是广泛存在于植物和日常食物中的一类多酚化合物。本专利技术中，由于原花青素结构中具有酚羟基，可以与富含氨基的物质通过shiff碱反应和迈克尔加成反应，因此可以将其与聚乙烯亚胺混合用作表面涂料。膜通过原花青素-聚乙烯亚胺共沉积，可以使其表面富含氨基和提高膜的亲水性和抗污染能力，延长膜的使用寿命和清洗成本。本专利技术的方法制得的持续高酶活力的改性膜既具有高酶活力，同时酶的重复使用能力和膜的亲水性和抗污染能力都得以解决。本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。附图说明图1示出了制备例2～制备例9的胃蛋白酶活力测试结果。图2示出了制备例1、制备例10～制备例15的胃蛋白酶活力测试结果。图3示出了聚醚砜(PES)原膜和实施例1步骤(1)制备得到的改性膜的红外光谱仪检测结果。图4示出了聚醚砜原膜扫描电镜图。图5示出了原花青素和聚乙烯亚胺改性后扫描电镜图。图6示出了聚醚砜(PES)原膜和实施例1步骤(1)制备得到的改性膜的接触角检测结果。图7示出了实施例1步骤(2)制备的高酶活力改性膜的稳定性测试结果。图8示出了不同浓度高酶活力酶液下高酶活力改性膜表面的胃蛋白酶活力检测结果。图9示出了不同搅拌时间下高酶活力改性膜表面的胃蛋白酶活力检测结果。图10示出了本专利技术一个实施例的一种高酶活力改性膜的制备方法的流程示意图。具体实施方式下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。测试例1胃蛋白酶活力的测定方法为：在20mL试管中加入20mL0.2mmol/L溶液(NaH2PO4-柠檬酸缓冲液pH＝3.0)，再分别加入0.1mL各个制备例制备的酶液，混合液在37℃条件下反应37min，加入10％三氯乙酸，摇匀，经10000rpm离心15min后，于280nm波长下测定吸光度，并计算酶活。酶活力单位定义：在pH＝3.0、温度37℃，1min水解BSA释放1μmol酪氨酸时所需的酶量，为1个酶活力单位(U)。制备例1本制备例制备一种高酶活力酶液。步骤包括：将胃蛋白酶粉末以pH＝3.0、浓度为0.2M的柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液稀释得到胃蛋白酶溶液，在4℃冷藏后用脉冲电场进行处理，电场强度为10kV/cm，流速为80mL·min-1，得到高酶活力酶液，高酶活力酶液中胃蛋白酶的浓度为6mg/mL，高酶活力酶液的胃蛋白酶酶活力为50(103，U)。制备例2与制备例1的不同之处在于，电场强度为0kV/cm、流速为0mL·min-1，酶活力为30(103，U)。制备例3与制备例1的不同之处在于，电场强度为4kV/cm，流速为50mL·min-1，酶活力为35.5(103，U)。制备例4与制备例1的不同之处在于，电场强度为6kV/cm，流速为50mL·min-1，酶活力为36(103，U)。制备例5与制备例1的不同之处在于，电场强度为8kV/cm，流速为50mL·min-1，酶活力为37(103，U)。制备例6与制备例1的不同之处在于，电场强度为10kV/cm，流速为50mL·min-1，酶活力为37.5(103，U)。制备例7与制备例1的不同之处在于，电场强度为12kV/cm，流速为50mL·mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高酶活力改性膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：/n(1)制备高酶活力酶液/n将胃蛋白酶粉末以柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液稀释得到胃蛋白酶溶液，冷藏后用脉冲电场进行处理，得到所述高酶活力酶液；/n(2)制备改性膜/n将PES膜浸泡在Tris-HCl缓冲液中，加入原花青素和聚乙烯亚胺得到混合液，搅拌至原花青素和聚乙烯亚胺涂覆完成后，以去离子水清洗，得到所述改性膜；/n(3)制备高酶活力改性膜/n将改性膜浸没于所述高酶活力酶液中，可选地经过搅拌，经柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液清洗后，得到所述高酶活力改性膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种高酶活力改性膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
(1)制备高酶活力酶液
将胃蛋白酶粉末以柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液稀释得到胃蛋白酶溶液，冷藏后用脉冲电场进行处理，得到所述高酶活力酶液；
(2)制备改性膜
将PES膜浸泡在Tris-HCl缓冲液中，加入原花青素和聚乙烯亚胺得到混合液，搅拌至原花青素和聚乙烯亚胺涂覆完成后，以去离子水清洗，得到所述改性膜；
(3)制备高酶活力改性膜
将改性膜浸没于所述高酶活力酶液中，可选地经过搅拌，经柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液清洗后，得到所述高酶活力改性膜。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，
所述柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液的pH＝3.0，浓度为0.2M；
所述Tris-HCl缓冲液的pH＝8.5；
所述冷藏的温度为3-5℃。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)中，脉冲电场处理的条件包括：
电场强度为4～16kV/cm，流速为40～100mL·min-1。


4...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝振洲，陈哲，李书艺，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42