[發明專利]用于固定化酶的載體及其用途和固定有酶的載體

有效

• 申請號: 201010189159.4
• 申請日: 2010-05-24
• 公開（公告）號: CN102260662B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 馬光輝;蘇志國;李燕;周煒清
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C12N11/08
• 分類號: C12N11/08;C12N11/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 陳長會

技術領域

本發明屬于生物化工領域，涉及用于固定化酶的載體，具體地說是一種具有超大孔的聚合物微球，作為用于固定化酶的載體。本發明還涉及用于固定化酶的載體在固定化酶方面的用途以及固定有酶的載體。

背景技術

酶作為一種天然的高分子催化劑，因具有極高的選擇性、催化反應、條件溫和、無污染等諸多優點，在食品加工、醫藥等產業中有著極為廣闊的應用前景。然而，自由酶的不穩定和容易變形等缺點使其難以在工業中得到更為廣泛的應用。此外，在反應體系中分離和提純酶也增加了生產成本，因此，固定化酶研究日益受到人們的重視。固定化酶經過幾十年的發展，已經得到廣泛應用，有的已進行工業性運轉，被廣泛用于食品生產與建材、生物制藥、生物傳感器、醫藥工業、環保技術及生物技術等多種領域。作為固定化酶的一部分，載體材料的結構和性能對固定化酶有著巨大的影響。由于載體材料的重要性，自固定化酶技術興起以來，很多學者就一直致力于對載體的研究。迄今為止，固定化酶的載體材料已從最初的天然高分子材料發展到合成高分子材料、無機材料、復合材料等。

天然高分子載體材料一般對生物無毒、傳質性能好，原料比較易得，比較適合擔當酶的載體材料。目前常用的天然高分子材料有瓊脂糖、卡拉膠、海藻酸鹽、纖維素、明膠、膠原、殼聚糖等。然而，天然高分子材料的機械強度較差，在厭氧條件下易被微生物分解，使用壽命較短，而且天然高分子原料來源往往受產地所限，這在一定程度上限制了它的應用。因此，合成有機高分子材料被用以替代天然高分子材料作為固定化酶的載體。合成有機高分子材料由于其化學、物理性能都有很大的可變性，從理論上來講，可以擔當任何一種酶的固定化載體，而且它們對微生物的腐蝕也有較強的抵抗力。與天然高分子材料相比，合成高分子材料強度較大是一個突出的優點。

聚苯乙烯材料是世界上第一個被用來擔當用于固定化酶的載體的合成有機高分子，主要通過吸附作用來固定化酶。其后，帶有功能基團的聚甲基縮水甘油酯(PGMA)聚合物、聚丙烯酸甲酯聚合物、以及親水性能更強的聚丙烯酰胺類聚合物等也被用作用于固定化酶的載體。

但是，合成高分子材料的傳質性能較差是其作為用于固定化酶的載體的一個不利之處。

因此，有必要提供一種具有良好傳質性能的合成高分子材料。

發明內容

本發明的目的正是針對上述問題，提出使用一種具有特定孔道大小分布的聚合物微球作為固定化酶的載體。該載體除具有常規十至幾十納米的孔道外，還具有90-1000nm的大孔結構。

根據本發明的第一個方面，提供了一種用于固定化酶的載體，該載體是一種具有90-1000nm大孔道的聚合物微球，小于90nm的孔道占微球總孔隙率的1％-30％，90nm以上且小于100nm的孔道占微球總孔隙率的5％-30％；100nm以上且小于300nm的孔道占微球總孔隙率的15％-75％，300nm以上且小于500nm的孔道占微球總孔隙率的15％-75％，500nm以上且小于800nm的孔道占微球總孔隙率的5％-20％，800-1000nm的孔道占微球總孔隙率的1％-20％，最可幾孔徑為90-600nm。

根據本發明的第二個方面，提供了上述載體在固定化酶中的用途，其中酶通過吸附或化學交聯的方法固定于載體上。

本發明的第三個方面，提供了一種固定有酶的載體，其包括如上所述的載體以及固定于所述載體上的酶。

本發明用于固定化酶的載體，滲透性能良好，酶可以固定于載體內部，微球表面的利用率可以達到70％-100％。本發明的固定有酶的載體，酶受到載體的良好保護，穩定性、活性、重復使用性良好，尤其適于裝柱進行連續反應。

附圖說明

圖1表示現有技術中僅固定于載體表層的固定化酶的圖片

圖2表示本發明超大孔聚苯乙烯微球的電鏡照片。

圖3表示本發明超大孔聚甲基丙烯酸縮水甘油酯聚合物微球的電鏡照片。

圖4表示本發明超大孔聚苯乙烯微球(圖4a-最可幾孔徑313nm、圖4b-最可幾孔徑104nm)和常規多孔聚苯乙烯微球(圖4c-最可幾孔徑14.7nm)固定脂肪酶后的激光共聚焦照片(其中，白色部分是用熒光標記的酶，可以看出圖4a和圖4b的固定有酶的載體上，酶已固定于微球內部，而圖4c中酶僅固定于載體的殼層)。

圖5表示本發明超大孔聚苯乙烯微球(最可幾孔徑313nm、104nm)和常規多孔聚苯乙烯微球(最可幾孔徑14.7nm)固定脂肪酶的熱穩定性對比實驗(圖5a-50℃，圖5b-70℃)。