本发明专利技术公开了一种具有镶嵌结构的胰蛋白酶共嵌纳米花催化膜，属于膜材料领域。所述的催化膜以具有高度多孔结构的静电纺丝纳米纤维膜为基膜，通过聚多巴胺功能层的修饰，诱导酶共嵌纳米花在纤维膜网状孔道中原位生长，构建具有镶嵌结构的纳米花催化膜。本发明专利技术可用于蛋白的膜法催化分离领域，制备工艺简单、绿色环保，克服了现有膜催化技术在载酶过程中酶活性降低、催化过程中传质阻力高等问题，具有高效催化性能。效催化性能。效催化性能。
【技术实现步骤摘要】
一种具有镶嵌结构的胰蛋白酶共嵌纳米花催化膜及其制备方法与应用
[0001]本专利技术涉及一种具有镶嵌结构的胰蛋白酶共嵌纳米花催化膜及其制备方法与应用，属于膜材料领域。
技术介绍
[0002]水解蛋白肽具有易消化吸收、低致敏、营养价值高等优势。目前，酶解法是制备蛋白多肽最常用的方法之一，与游离酶相比，将酶固定化在基材之上既可增加酶的重复利用性，降低酶的催化成本，又具有使酶在反应结束后容易与底物分离，避免酶对底物污染。
[0003]生物催化膜耦合酶促反应与膜的选择分离性，在酶促反应的同时实行产物在线分离，催化过程绿色，高效，尤其适用于蛋白等敏感分子的催化分离。但现有催化膜制备方法存在载酶量低、易流失、酶结构不稳定、酶活性易破坏等问题，同时用于蛋白水解的催化膜更易存在传质阻力大、酶暴露率低的问题，限制了酶与蛋白大分子的接触反应。
技术实现思路
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[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种具有镶嵌结构的胰蛋白酶共嵌纳米花催化膜及其制备方法与应用。催化膜以静电纺丝纳米纤维膜为基膜，聚多巴胺层为粘附功能层，采用酶
‑
无机晶体纳米花为中间载体，通过原位生长在膜网状通道中镶嵌载酶纳米花，解决了现有催化膜载酶量低、酶活性低、传质阻力大等问题。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0006](1)采用静电纺丝法制备纳米纤维基膜；
[0007](2)将步骤(1)中得到的静电纺丝纳米纤维膜浸入溶有多巴胺的Tris
‑
Hcl缓冲液中制备多巴胺改性功能膜。
[0008](3)将所述步骤(2)中得到的聚多巴胺改性功能膜浸入Cu
2+
溶液，胰蛋白酶/PBS混合溶液中，通过聚多巴胺功能层的亲和作用，诱导纳米花在纤维层表面原位生长。
[0009]所述步骤(1)中的静电纺丝纳米纤维膜材料为乙烯
‑
乙烯醇共聚物、聚醚砜、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二酯中的至少一种；聚合物浓度质量分数在3wt％
‑
60wt％之间。
[0010]所述步骤(1)中的静电纺丝供液速度0.2
‑
4.0mL/h，电压5
‑
20kV，纺丝距离10
‑
50cm，环境温度为 10～45℃，环境湿度为10～65％；
[0011]所述步骤(2)中的多巴胺浓度为0.5
‑
5mg/mL，沉积时间为10
‑
120min，所用催化剂为CuSO4与H2O2。
[0012]所述步骤(3)中的金属离子溶液浓度为0.05
‑
100mM，PBS溶液浓度为0.05
‑
100mM，胰蛋白酶浓度为 0
‑
5mg/mL，组装时间为12
‑
240h。
[0013]所述胰蛋白酶共嵌纳米花催化膜由以上方法制备得到。
[0014]所述胰蛋白酶共嵌纳米花催化膜，用于制备蛋白酶解产物，具体为将蛋白底物分散于磷酸缓冲液中，置于固定化酶纳米纤维膜过滤装置中，收集透过膜的溶液，冷冻干燥，
得到纯化的酶产物，酶解产物为多肽。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
[0016](1)采用酶
‑
无机晶体纳米花为中间载体，解决生物催化膜制备过程中载酶量低、酶结构易破坏、酶活性降低等问题；
[0017](2)采用具有高度多孔结构的静电纺丝纳米纤维膜为基膜，载酶纳米花镶嵌于基膜网状孔结构中，解决生物催化膜传质阻力大、酶活性位点暴露率低的问题；
[0018](3)以聚多巴胺层为粘附功能层，为蛋白酶共嵌纳米花在膜三维网状孔道中原位生长提供位点，同时使基膜纤维与纳米花之间具有较强结合力，增加纳米花稳定性，防止酶泄露。
附图说明
[0019]图1为实施例1膜表面场发射电镜照片图；
[0020]图2为对比例1膜表面场发射电镜照片图；
[0021]图3为对比例2膜表面场发射电镜照片图；
具体实施方式
[0022]下面将对本专利技术具体实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术总的技术方案的部分具体实施方式，而非全部的实施方式。基于本专利技术的总的构思，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都落于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术提出一种具有镶嵌结构的蛋白酶共嵌纳米花催化膜及其制备方法与应用，具体的，以静电纺丝纳米纤维膜为基膜，聚多巴胺层为粘附功能层，采用酶
‑
无机晶体纳米花为中间载体，通过原位生长在膜网状通道中镶嵌载酶纳米花，克服了现有催化膜载酶量低、酶活性低、传质阻力大等问题。
[0024]在一优选实施例中，催化膜通过以下方法得到：
[0025]S1：采用静电纺丝法制备纳米纤维基膜。
[0026]在该步骤中，需要说明的是，通过静电纺丝制备的纳米纤维膜具有高贯通孔结构，具有高比表面积与高孔隙率，可为后续载酶纳米花的原位生长提供网状三维支撑孔道，提高固定化酶活性暴露位点，同时可降低催化过程中蛋白大分子的传质阻力，增加底物与固定化酶的接触面积与概率，提高催化效率。
[0027]S2：静电纺丝纳米纤维表面涂覆聚多巴胺功能粘附层。
[0028]将步骤(1)中得到的静电纺丝纳米纤维膜浸入溶有多巴胺的Tris
‑
Hcl缓冲液中制备聚多巴胺改性功能膜。其目的在于，聚多巴胺层对金属离子具有螯合吸附作用，可促进金属离子吸附富集于纤维表面，引导载酶纳米花在纤维表面优先生长，同时其粘附作用可增加载酶纳米花与纤维基膜间的结合力，具有防止酶泄露的作用。聚多巴胺粘附层为生物粘合剂，绿色环保，对环境无危害。
[0029]S3：纳米花在纤维膜内部原位生长。
[0030]将所述步骤(2)中得到的多巴胺改性功能膜浸入Cu2+溶液，胰蛋白酶/PBS混合溶液中，诱导纳米花在纤维表面原位生长。需要说明的是，纳米花酶
‑
无机晶体纳米花是一类由金属离子和酶自组装形成的花状纳米材料，具有合成过程绿色、温和、比表面积高等优
势，同时可提供适用于酶反应的微环境，具有促进酶活性的作用，本专利技术采用酶
‑
无机晶体纳米花为中间载体，解决生物催化膜制备过程中载酶量低、酶结构易破坏、酶活性降低等问题。
[0031]在一优选实施例中，所述的静电纺丝纳米纤维膜材料为乙烯
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乙烯醇共聚物、聚醚砜、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二酯中的至少一种。可以理解的是，对于本实施例所列举的聚合物还可以是本领域技术人员在本领域结合常识经过合理的选择并调整的其他物质。
[0032]在一优选实施例中，所述的聚合物浓度质量分数在3wt％
‑
60wt％之间。可以理解的是，对于本实施例所提供的制备条件还可以是本领域技术人员在本领域结合常识经过合理的选择并调整的条件参数。
[0033]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有镶嵌结构的胰蛋白酶共嵌纳米花催化膜，其特征在于，所述催化膜以静电纺丝纳米纤维膜为基膜，具有高比表面积与高孔隙率，纳米纤维直径为100
‑
1000nm；以酶共嵌纳米花为载酶功能体，通过聚多巴胺诱导层原位生长，镶嵌于纤维膜网状孔道内；制得的催化膜用于蛋白的催化水解分离，具有稳定酶结构、促进酶活性与降低膜传质阻力等特点，可在过滤过程中获得较好的催化性能。其中所述的具有镶嵌结构的胰蛋白酶共嵌纳米花催化膜，通过以下方法得到：(1)采用静电纺丝法制备纳米纤维基膜；(2)将步骤(1)中得到的静电纺丝纳米纤维膜浸入溶有多巴胺的Tris
‑
Hcl缓冲液中制备聚多巴胺改性功能膜。(3)将所述步骤(2)中得到的聚多巴胺改性功能膜浸入Cu
2+
金属离子溶液，胰蛋白酶/PBS混合溶液中，通过聚多巴胺功能层的亲和作用，诱导纳米花在纤维层表面原位生长。2.根据权利要求1所述的催化膜，其特征在于，所述步骤(1)中的静电纺丝纳米纤维膜材料为乙烯
‑
乙烯醇共聚物、聚醚砜、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二酯中的至少一种；聚合物浓度质量分数在3wt％
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60wt％之间。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶卉，张玉忠，周怡宁，杨国栋，焦蕊，李泓，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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