[發(fā)明專利]硅基介孔分子篩SBA-15固定化酶生物催化劑的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910044820.X
• 申請(qǐng)日: 2009-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN101451133A
• 公開（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐佳佳;胡龍興;黨松濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N11/08
• 分類號(hào): C12N11/08
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種使用硅基介孔分子篩SBA-15的固定化酶生物催化劑的制備方法，并著重對(duì)固定化過程進(jìn)行了機(jī)理分析，屬固定酶生物催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

1992年Mobil公司的Kresge和Beck等首次以表面活性劑為模板，合成了新穎的有序介孔氧化硅材料MCM-41(Mobile?Composition?Material?41)，這是分子篩與多孔物質(zhì)發(fā)展史上的一次飛躍。由于在重油催化和大分子分離等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景，介孔分子篩成為人們的研究熱點(diǎn)之一，不久即開發(fā)出一系列的介孔材料，如SBA系列、MSU系列、CMK系列、HMS、KIT、以及金屬和金屬氧化物系列等。介孔分子篩是具有廣泛應(yīng)用前景的一類新材料，可用作功能材料、吸附劑、催化劑及其載體，不僅彌補(bǔ)了微孔沸石分子篩的不足，還可以利用有序介孔作為“微反應(yīng)器”，制備具有特殊光、電、磁等性能的納米材料，因此在化學(xué)工業(yè)、能源與環(huán)境、生物技術(shù)、吸附分離、催化及光、電、磁等眾多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。在生物催化劑制備領(lǐng)域中，固定化酶技術(shù)占有重要地位，而酶固定化載體在催化劑制備中又起著重要作用。傳統(tǒng)的酶固定化載體主要有以下幾類：(1)高嶺土、硅膠、皂土、氧化鋁、磷酸鈣膠、微孔玻璃等無機(jī)化合物，這類載體的缺點(diǎn)是酶與載體之間結(jié)合力弱，對(duì)pH、鹽濃度、溫度等條件要求苛刻；(2)戊二醛和雙藕聯(lián)苯胺-2，2’-二磺酸等，用這類載體制備固定化酶，制備過程較困難，且酶不能再生；(3)聚丙烯酰胺類，以聚丙烯酰胺作為包埋劑，該方法制得的固定化酶易漏失，常存在著擴(kuò)散限制、催化反應(yīng)受傳質(zhì)阻力影響、不宜催化大分子底物反應(yīng)等問題。因此，為了提高酶活性、穩(wěn)定性以及降低催化劑使用成本，采用新的酶固定化載體、發(fā)展酶的固定化技術(shù)是有意義和迫切需要的。介孔分子篩均一可調(diào)的介孔孔徑、穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)、易于修飾的內(nèi)表面、一定壁厚且易于摻雜的無定型骨架，以及高比表面積等屬性，使其可用于酶蛋白質(zhì)的固定化，充當(dāng)生物催化劑的載體，制得優(yōu)良的固定化生物酶催化劑。使用介孔分子篩固定化酶的潛在優(yōu)勢(shì)在于：(1)介孔分子篩具有的高比表面積，可導(dǎo)致高的酶負(fù)載量；(2)介孔分子篩孔道的可控制性，可增強(qiáng)酶的穩(wěn)定性和活性；(3)介孔分子篩高度有序的孔道結(jié)構(gòu)和均一的表面性質(zhì)，可預(yù)測酶在固定化過程中的行為；(4)固定化酶的操作過程簡單和可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種固定化酶生物催化劑的制備方法。以硅基介孔分子篩SBA-15為載體，辣根過氧化物酶為固定對(duì)象，吸附法為固定化方法，利用介孔分子篩的屬性和SBA-15的孔徑與辣根過氧化物酶的分子尺寸相匹配的特性，實(shí)現(xiàn)酶在硅基介孔分子篩SBA-15的孔道和外表面的同時(shí)固定化。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

a.硅基介孔分子篩SBA-15的制備：以聚環(huán)氧乙烯醚-聚環(huán)氧丙烯醚-聚環(huán)氧乙烯醚三嵌段共聚物(P123)為模板劑，以正硅酸乙酯(TEOS)為硅源。將4重量份聚環(huán)氧乙烯醚-聚環(huán)氧丙烯醚-聚環(huán)氧乙烯醚三嵌段共聚物(P123)溶解于120重量份的2M的鹽酸溶液和30重量份的去離子水中，然后加入8.5重量份的正硅酸乙酯(TEOS)，并在35℃下持續(xù)攪拌20h。隨后將反應(yīng)物轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在80℃靜置條件下反應(yīng)24h。最后將固體產(chǎn)物收集，水洗，室溫干燥，在8h內(nèi)將溫度緩慢升至500℃，并恒溫煅燒6h。

b.在硅基介孔分子篩上固定化酶：以SBA-15為載體，辣根過氧化物酶為固定對(duì)象，吸附法為固定化方法，實(shí)現(xiàn)酶在硅基介孔分子篩SBA-15的孔道和外表面的同時(shí)固定化。將步驟a制備的0.2g的硅基介孔分子篩SBA-15載體加入到10～30ml、吸附反應(yīng)pH為4～12的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液中，置于磁力攪拌器上攪拌1～2h，使其在溶液中分散均勻；攪拌完畢，將1～15mg的辣根過氧化物酶加入溶液中攪拌，吸附反應(yīng)時(shí)間為1～10h；隨后過濾，并用二次水和磷酸鹽緩沖溶液輪流反復(fù)沖洗分子篩料，最后將得到的載酶分子篩自然干燥，得到固定化酶生物催化劑。

本發(fā)明的原理及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：