[發(fā)明專利]一種納米介質(zhì)材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210390877.7
• 申請(qǐng)日: 2012-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN102899309A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 危巖;廖文強(qiáng);李書潤(rùn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京維康雙元生物醫(yī)藥科技有限公司
• 主分類號(hào): C12N11/04
• 分類號(hào): C12N11/04
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 馮瓊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及酶固定化載體領(lǐng)域，特別涉及一種納米介質(zhì)材料的制備方法，由此方法制備的納米介質(zhì)材料，以及以該納米介質(zhì)材料為載體的固定化酶。

背景技術(shù)

酶作為催化劑具有高效性、專一性、溫和性等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。但酶催化反應(yīng)也有如下缺點(diǎn)，如酶價(jià)格較高、回收困難，因此導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高；另外，不易回收的酶污染產(chǎn)物，使得產(chǎn)物的純化費(fèi)用增加；最后，酶對(duì)環(huán)境如熱、酸、堿等敏感，易失活。酶的固定化技術(shù)則部分地解決了酶催化的上述缺點(diǎn)：固定化酶可重復(fù)回收使用，大大降低了酶催化反應(yīng)的成本；固定化酶易從反應(yīng)系統(tǒng)中分離，解決了殘留酶污染反應(yīng)產(chǎn)物的問題；固定化酶穩(wěn)定性好，使酶的使用壽命更長(zhǎng)。

固定化酶載體作為固定化酶的一部分，其結(jié)構(gòu)和性能對(duì)固定化酶的性能有很大的影響。無機(jī)多孔材料，尤其是硅基多孔材料，因其比表面積大（>800m²/g）、孔隙率高（>0.5cm³/g）、孔徑分布窄（2～10nm）等特點(diǎn)已被廣泛用于固定化酶載體。

溶膠-凝膠法是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動(dòng)性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過干燥、燒結(jié)固化制備出納米材料。

在溶膠-凝膠法中引入模板，可以使得納米材料的生長(zhǎng)按照人們的意愿來進(jìn)行，產(chǎn)物基本涵蓋了目前可制備的一維納米材料。模板包含有一維方向上的重復(fù)結(jié)構(gòu)，利用這個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)一維納米結(jié)構(gòu)的可控生長(zhǎng)。表面活性劑為傳統(tǒng)的模板材料，自1992年首次報(bào)道以來，采用傳統(tǒng)表面活性劑作模板合成介孔材料的研究就引起了人們極大的關(guān)注，并且發(fā)展非常迅速。然而，傳統(tǒng)表面活性劑能起到模板作用的僅限于少數(shù)幾種，且其后處理復(fù)雜，有毒，環(huán)境污染嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種非表面活性劑為模板制備該納米介質(zhì)材料的方法，由該方法制備的納米介質(zhì)材料，以及以該納米介質(zhì)材料為載體的固定化酶。本發(fā)明納米介質(zhì)材料的制備方法簡(jiǎn)單、環(huán)保，以該納米介質(zhì)材料為載體的固定化酶酶活力較高，多次重復(fù)使用后的酶活力保留率高。

具體地，本發(fā)明提供了一種納米介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）以任意一種可進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)的金屬氧化物前驅(qū)體為原料，常溫下，所述原料與鹽酸、水發(fā)生縮聚反應(yīng)，得預(yù)水解凝膠；所述原料與水的重量比為1:0.4～1.6；

（2）向上述預(yù)水解凝膠中加入堿以調(diào)節(jié)pH值至4～8，然后加入模板劑進(jìn)行反應(yīng)；所述模板劑為重量體積百分比（g/ml）為20～70%的果糖或葡萄糖水溶液；所述原料與果糖或葡萄糖的重量比為2.5～6:1；

（3）室溫下干燥至恒重，獲得納米介質(zhì)材料。

優(yōu)選地，所述可進(jìn)行溶膠-凝膠反應(yīng)的金屬氧化物前驅(qū)體為正硅酸酯。

優(yōu)選地，步驟（2）所述堿為氫氧化鈉或氫氧化銨。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種納米介質(zhì)材料，由上述制備方法制備而得。

本發(fā)明所述納米介質(zhì)材料為在除去模板劑后具有2-25納米可調(diào)孔徑的中孔分子篩，孔徑大小可通過調(diào)節(jié)制備方法中所用模板的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)；納米材料比表面積大（可達(dá)1000m²/g），孔體積大（可達(dá)0.5cm³/g），納米孔道各向同性。

本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種固定化酶，該固定化酶以本發(fā)明的納米介質(zhì)材料為固定化酶載體，原位與酶固載而得。

優(yōu)選地，以本發(fā)明納米介質(zhì)材料為載體的上述固定化酶的固載量為200～800mg酶/g載體。

在具體的實(shí)施方式中，上述酶為纖維素酶；固定化纖維素酶的固載量為400mg酶/g載體。

纖維素酶是一種復(fù)合酶，由C?1酶、Cx酶和β葡糖苷酶三種酶組成。在具體的實(shí)施例中，1kg上述納米介質(zhì)材料能夠固定化0.4kg纖維素酶，獲得相當(dāng)于0.2kg自由纖維素酶的酶活性。