[發(fā)明專利]基于膨化珍珠巖載體的固定化蛋白酶

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210267418.X
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102747066A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宇;王永芬;任傳忠
• 申請（專利權(quán)）人: 信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41117
• 代理人: 黃軍委

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固定化蛋白酶，具體的說，涉及了一種基于膨化珍珠巖載體的固定化蛋白酶。

背景技術(shù)

由于酶催化的高效性、專一性，將酶催化技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐上必然可以帶來單位時間產(chǎn)品產(chǎn)量的提高和副產(chǎn)物的減少。在生產(chǎn)中，如果直接使用酶作為催化劑，因?yàn)槊甘堑鞍踪|(zhì)，其生物活性受環(huán)境因素的影響很大，溫度、壓力、氧化、還原、有機(jī)溶劑、金屬離子、PH等環(huán)境因素均會使酶的活性減弱或消失，即使是在最適宜的條件下，酶的生物活性也會逐漸去；同時，由于酶催化的性質(zhì)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定時間后，反應(yīng)速度會逐漸下降；在反應(yīng)完成后，酶無法回收，對于一些要求高的行業(yè)，如醫(yī)藥行業(yè)，可能存在不利的影響。以上的原因限制了酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，而采用固定化酶技術(shù)則可以解決這些問題。

固定化酶技術(shù)和基于固定化酶設(shè)計(jì)各類生物反應(yīng)器是當(dāng)前生物技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的研究熱點(diǎn)之一，其中重要的研究方向是尋找適宜的固定化方法或固定化載體。對于固定化酶載體材料的要求一般認(rèn)為是不破壞酶的活性及專一性，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，與酶結(jié)合穩(wěn)定，不與產(chǎn)物、廢物、反應(yīng)液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，花費(fèi)成本低等。

目前的固定化酶方法主要是以物理吸附、共價結(jié)合、交聯(lián)和包埋四種方法為主。以這四種方法為基礎(chǔ)，分別適用于不同的固定化載體。包埋法是將酶蛋白包裹在如明膠、海藻酸鈉、瓊脂等載體中，處理過程相對復(fù)雜，而且固定化酶失去活性以后便無法再生。交聯(lián)法是用交聯(lián)劑，如戊二醛，處理酶形成網(wǎng)格化結(jié)構(gòu)的固定化酶的方法，其反應(yīng)比較激烈，酶分子失活比較嚴(yán)重。共價結(jié)合法是用試劑處理載體，如DEAE葡聚糖凝膠、纖維素等，使之表面形成活性基團(tuán)后再與酶分子結(jié)合，處理過程復(fù)雜，載體材料成本較高。物理吸附法固定化酶的載體材料有大孔樹脂類、硅藻土、鋁釩土等，其中，大孔樹脂類使用成本高，前期預(yù)處理過程復(fù)雜，硅藻土、鋁釩土等化學(xué)成分比較復(fù)雜，穩(wěn)定性也相對差。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種穩(wěn)定性強(qiáng)、酶活性高、分離回收容易和能反復(fù)多次使用的基于膨化珍珠巖載體的固定化蛋白酶，用于制備該固定化蛋白酶的制備方法具有操作連續(xù)可控、工藝簡便、固定化率高的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于膨化珍珠巖載體的固定化蛋白酶，其由以下制備方法制得：將蛋白酶溶解在液體介質(zhì)中，得到蛋白酶溶液；再將膨化珍珠巖或者表面經(jīng)改性后的膨化珍珠巖與所述蛋白酶溶液均勻混合，并在20℃---40℃條件下處理3-6個小時，以使所述蛋白酶溶液中的蛋白分子與膨化珍珠巖內(nèi)部微孔內(nèi)表面充分接觸；最后，以離心或過濾的方法除去液體介質(zhì)，進(jìn)行干燥，即得到固定化蛋白酶。

基于上述，所述液體介質(zhì)是蒸餾水、緩沖液、甲醇、丙酮或乙醚。

基于上述，所述處理是指震蕩、攪拌或過濾吸附。

基于上述，根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于膨化珍珠巖載體的固定化蛋白酶，其特征在于：所述處理是指震蕩處理、水浴處理、攪拌處理、過濾吸附處理中的一種或者幾種的組合。

基于上述，所述干燥是指真空干燥或冰凍干燥。

基于上述，將10-30mg的膨化珍珠巖與1毫升的所述蛋白酶溶液均勻混合。

基于上述，所述液體介質(zhì)為磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液，所述磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液的PH值為5.3、離子濃度為1/15M。

基于上述，將豬胰脂肪酶按10mg/ml溶解到PH值為5.3、離子濃度為1/15M的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液中，得到豬胰脂肪酶溶液；再按照每毫升豬胰脂肪酶溶液加入?20mg膨化珍珠巖的比例將兩者混合均勻，然后在30℃水浴中震蕩3個小時；最后，離心除去液體介質(zhì)，真空干燥，即得到該固定化豬胰脂肪酶。

膨化珍珠巖是一種酸性玻璃質(zhì)火山熔巖，經(jīng)破碎、加熱、焙燒處理后體積迅速膨脹數(shù)倍乃至數(shù)十倍，從而形成白色輕質(zhì)具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的膨化珍珠巖。大多數(shù)膨化珍珠巖含硅量高、多孔，具有吸附性強(qiáng)、容重小、熱導(dǎo)率低、化學(xué)穩(wěn)定性好、吸水率相對較低、無毒、無味、不燃燒等特點(diǎn)。膨化珍珠巖在生產(chǎn)過程中經(jīng)過高溫處理，易于祛除雜質(zhì)。經(jīng)試驗(yàn)證明，市售膨化珍珠巖產(chǎn)品經(jīng)過簡單清洗處理后即可以使用，是一種理想的固定化酶載體。

本發(fā)明固定化蛋白酶以膨化珍珠巖或者經(jīng)過表面改性后的膨化珍珠巖為載體材料，其具有穩(wěn)定性強(qiáng)和酶活性高的特點(diǎn)，與現(xiàn)有方法制作得到的固定化蛋白酶相比，該固定化蛋白酶的活性達(dá)到80U/mg以上，提高了25%左右；而且其不僅可以催化水溶液介質(zhì)的生化反應(yīng)，而且還可以應(yīng)用在有機(jī)介質(zhì)中發(fā)生的酶催化反應(yīng)。