玉米秸秆芯穰吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开的玉米秸秆芯穰吸附材料及其制备方法，首先，玉米秸秆芯穰粉碎，在高沸点醇和碱组成的混合溶剂中高压蒸煮，抽滤和洗涤；然后，所得滤渣氧化剂Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］氧化，快速冷却；最后，冷冻干燥得吸附材料。本发明专利技术方法以玉米秸秆芯穰为原料制备吸附材料，吸附材料有效地对中性蛋白酶和糖化酶进行吸附，且不使酶失活，充分利用自然资源，简化制备方法，满足可持续发展要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及吸附材料及其制备方法，具体涉及玉米秸秆芯穰 吸附材料及其制备方法。
技术介绍
酶作为一种特殊的生物催化剂，具有较高的选择性和催化效率、 反应条件温和、催化活性可以调节控制等优点。已在有机合成中利用 酶促反应的高活性和高度选择性进行不对称合成、光学活性化合物及 天然化合物的合成和拆分。但自由酶对所处环境十分敏感，在强酸、 强碱、高温、高离子浓度和部分有机溶剂中均不够稳定，容易导致酶 蛋白的变性，从而降低甚至丧失其催化活性。同时，自由酶反应后不易 与底物和产物分离，既影响反应产物纯度又难以重复使用，这在很大 程度上限制了酶促反应的广泛应用。固定化酶技术克服了自由酶的上 述不足，提高了酶的储存稳定性，实现了重复使用及连续自动化生产， 降低了成本，在生物工程、食品工业、医药和精细化学工业等领域有 着广泛的应用前景。固定化酶的性能主要取决于固定化方法和所使用的载体材料。其 中，载体材料的性能直接影响其固定化酶的催化活性。酶的固定化对载体材料有很高的要求。理想的载体材料应具备良好的机械强度、热 稳定性和化学稳定性、耐生物降解性及对酶的高度亲和性、并能保持 较高的酶活性等。因此，设计、开发和制备性能优异的载体材料已成 为固定化酶领域研究的重点之一。传统的无机载体材料来源方便、廉价、机械强度高，无毒且稳定 性好， 一般是借助吸附方法来制备固定化酶，或经小分子化学改性以 共价键合方式制备固定化酶。但无机载体的结构不易调控，影响传质 且键合酶的能力差。有机高分子载体是固定化酶研究及应用中倍受关 注的载体材料之一，对其改性则是人们获得理想固定化酶载体材料的 重要途径。但这种原料，需要在原高分子材料上，通过较复杂的合成 反应引入具有与酶作用的活性基团，再将酶附载在表面上。例如化学 通报(杨勇，李彦锋,拜永孝等酶固定化技术用载体材料的研究进展，化学通报，2007年第4期，257-262)上介绍的固定化e-半乳 糖苷酶方法，先将甲基丙烯酸甲酯MMA接枝聚合到尼龙膜上，再将MMA 接枝聚合到聚苯乙烯包覆层上，在膜表面引入了大量的反应性酯基， 再借助己二胺和戊二醛活化并共价。这一载体材料的制备要用到合成 有机高分子材料，且制备过程相当复杂。因而研究从资源丰富的天然 物，特别是可再生的天然废弃物进行加工，制备固定化酶载体材料， 将对充分利用自然资源、进行可持续发展具有重要的经济价值。秸秆是附属农产品的废弃物，据资料表明，我国年产农作物秸杆 6.2亿吨，资源拥有量居世界首位，预计到2010年达到7.26亿吨。 但这些秸杆中30%用作农用燃料，25%用作饲料，2~3%作工副业生产原料，6~7%直接还田，还有35%约2.2亿吨剩余秸杆未被合理利 用。而作为燃料利用的，受消费观念和生活方式的影响，秸秆资源完 全处于高消耗、高污染、低产出的状况，相当多的一部分农作物秸秆 被弃置或者直接进行焚烧，没有得到合理开发利用。在所有秸秆中，玉米秸秆、小麦秸秆和稻米秸秆占总量的76%， 而玉米秸秆又占三种秸秆量的50% (曹国良，张小曳，郑方成等. 中国大陆秸秆露天焚烧的量的估算.资源科学， 2006， 28(1) :9-13)。玉米秸秆是由叶、表皮及茎杆组成。三部分中茎 秆是主要部分。而茎秆又是由茎皮与芯穰组成。玉米秸秆茎皮的纤维 素、木质素大分子组成的物质结构具有紧密性和特殊性，使得其是提 取木质素和制备高纯纤维素的原料。玉米秸秆芯穰的木糖和葡糖组成 的半纤维素具有结构的疏松性，可以加工成为具有吸附性能的吸附材 料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种玉米秸秆芯穰吸附材料及其制备方 法，以玉米秸秆芯穰为原料制备吸附材料，吸附材料有效地对中性蛋 白酶和糖化酶进行吸附，且不使酶失活，为固定化酶的载体材料，充 分利用自然资源，简化制备方法，满足可持续发展要求。本专利技术的目的由以下技术方案实现首先，玉米秸秆芯穰粉碎， 在高沸点醇和碱组成的混合溶剂中高压蒸煮，抽滤和洗涤；然后，所 得滤渣氧化剂H202氧化，快速冷却；最后，冷冻干燥得吸附材料。上述方法中，所述的玉米秸秆芯穰是将玉米秸秆去除叶及剥去硬外壳后的剩余物。上述方法中，所述的玉米秸秆芯穰粉碎至1-2. 8mm。 上述方法中，所述的高沸点醇为乙二醇。上述方法中，所述的碱为NaOH、KOH、NaHC03、Na2C03、KHC03 或K2C03;质量分数为2-10%。上述方法中，所述的混合溶剂由2~6体积的醇与1体积的碱组成; 优选醇与碱的体积比为4: 1。上述方法中，所述的玉米秸秆芯穰与混合溶剂按照lg玉米秸秆 芯穰与10-20mL的混合溶剂进行浸提。上述方法中，所述的高压蒸煮是在高压釜中进行，压力为 0, 10-0. 15MPa;蒸煮时间20-50min，优选30min;上述方法中，所述的玉米秸秆芯穰高压蒸煮后，经抽滤和洗涤步 骤，洗涤用的洗涤剂为体积浓度60%-80%乙醇，优选80%乙醇。上述方法中，氧化剂为质量分数2%-8%的H20" lg玉米秸秆芯 穰洗涤后滤渣与4-8mL的仏02搅拌均匀后置于高压釜中蒸汽蒸煮 20-40min后，快速冷却；优选lg玉米芯穰洗涤后滤渣与5mL的5%的H202混合氧化。本专利技术具有以下优点1、玉米秸秆芯穰吸附材料对中性蛋白酶的吸附百分率为97%，对糖化酶的吸附百分率为80%以上；将吸附酶后的吸附材料加入被酶催化的反应中可与相等量的游离酶催化效果相同，玉米秸秆芯穰制备的吸附材料可作为固定化酶的载体材料，且不使酶失活。2、玉米秸秆芯穰原料来源广泛，工艺简便，全生物降解，对环 境无污染。 具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要在此指出的是 本专利技术只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范 围的限制，该领域的技术人员可以根据上述内容作出一些非本质的改 进和调整。实施例1:将去除叶及剥去硬外壳后的玉米秸秆芯穰粉碎至lmin， 称取10g,用70mL的乙二醇和质量分数为2%的35mL NaOH组成的 混合溶剂混匀，在高压釜中压力O. 1-0. 15MPa下蒸煮20min，抽滤， 用体积浓度为60%的乙醇洗涤至中性；所得滤渣用质量分数为2%的 H202 40rnL搅拌均匀，置于底部盛有水的高压釜中进行蒸汽蒸煮 20min，快速冷却，冷冻干燥，得蓬松状的白色吸附材料。实施例2:将去除叶及剥去硬外壳后的玉米秸秆芯穰粉碎至2mm， 称取10g，用120mL的乙二醇和质量分数为6%的30mLNa2CO3组成 的混合溶剂混合，在高压釜中压力为O. 1-0. 15MPa下蒸煮30min，抽 滤，用体积浓度为70%乙醇洗涤至中性；所得滤渣用质量分数为5%的 H2O250mL搅拌均匀，置于底部盛有水的高压釜中进行蒸汽蒸煮 30min，水快速冷却，冷冻干燥得蓬松状的白色吸附材料。实施例3:将去除叶及剥去硬外壳后的玉米秸秆芯穰粉碎至 2.8mm，称取10g，用180mL的乙二醇和质量分数为10%的30mL KHC03组成的混合溶剂混合，在高压釜中压力0. 1-0. 15MPa下蒸煮50min，抽滤，用体积浓度为80%乙醇洗涤至中性；所得滤渣用质量 分数为8%的H202 80rnL搅拌均匀，置于底部盛有水的高压釜中进行 蒸汽蒸煮40min，快速冷却，冷冻干本文档来自技高网...

【技术保护点】
玉米秸秆芯穰吸附材料，其特征在于：该吸附材料由玉米秸杆芯穰制备而得。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕金顺，纪丽莲，褚效中，宋远志，徐继明，刘燕，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]