[發明專利]一種用離子液體和修飾劑處理后的秸稈制備纖維素酶固定化載體的方法

有效

• 申請號: 201310674394.4
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103667243A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 李強;季更生;李斌;屠潔;孟春鳳
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: C12N11/12
• 分類號: C12N11/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于生物化工技術領域，涉及一種用離子液體和修飾劑處理后的秸稈制備纖維素酶固定化載體的制備方法。

背景技術

酶是一種由氨基酸組成的具有特殊生物活性的物質，它存在于所有活的動植物體內，是維持機體正常功能，消化食物，修復組織等生命活動的一種必需物質。酶是具有生物催化功能的生物大分子，即生物催化劑，它能夠加快生化反應的速度，但是不改變反應的方向和產物。酶只能用于加速各類生化反應的速度，但并不是生化反應本身。酶的固定化就是通過某些方法將酶與載體相結合后成為不溶于含有底物的相中，從而使酶被集中或限制在一定的空間范圍內進行酶解反應，因此稱之為固定化酶。固定化酶與游離酶相比，具有下列優點：①極易將固定化酶與底物、產物分開；②可以再較長時間內進行反復分批反應和裝柱連續反應；③在大多數情況下，能夠提高酶的穩定性；④酶反應過程能夠加以嚴格控制⑤產物溶液中沒有酶的殘留，簡化了提純工藝；⑥較游離酶更適合于多酶反應；⑦可以增加產物的收率；⑧酶的使用效率提高，成本降低。酶的固定化方法可大致分為兩大類:包埋法和連接法。包埋法可再分為兩個小類：凝膠包埋法和微囊包埋法。連接法又可分為：吸附法和共價連接法。纖維素是棉花、木材、亞麻、草類等高等植物細胞壁的主要成分，每年由光合作用可產生幾百億噸，是自然界取之不盡、用之不竭的可再生資源。

離子液體是指全部由陰陽離子組成的鹽。由于離子液體具有非揮發性、良好的離子導電性與導熱性、高熱容及高熱穩定性，選擇性溶解力等特點，使得離子液體成為目前化學化工領域研究的熱點之一。

現有載體上吸附的酶容易脫落，由此導致固定化酶穩定性和活性不高，同時酶固定化載體很少能夠重復利用，因此存在載體材料的后處理及廢載體的閑置問題。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種用離子液體和修飾劑處理后的秸稈制備高酶負載量、高酶活性、可重復利用且廉價環保的纖維素酶固定化載體的制備方法。

技術方案：本發明所述用離子液體和修飾劑處理后的秸稈制備纖維素酶固定化載體的方法，包括如下步驟：

（1）秸稈的預處理：除去秸稈上的雜質、干燥并剪切成段；

（2）秸稈的修飾：先用離子液體溶解秸稈，再加入修飾劑攪拌均勻，得到纖維素載體溶液，該修飾過程使用超聲波，使秸稈的表面和內部結構發生變化；

（3）載體干燥成型：向上述纖維素載體溶液中加入溶劑，攪拌均勻，洗滌除去雜質，然后干燥、真空脫氣制成纖維素酶固定化載體。

步驟（1）中，秸稈選取莖節部位，并將秸稈莖節剪切成0.4-0.6cm的小段。

步驟（2）中，所述秸稈與離子液體的重量比為1：1-5；所述修飾劑的終濃度為0.1-0.2M。所述離子液體為具有纖維素溶解功能的離子液體，且大多數為酸性離子液體。所述的修飾劑為聚乙二醇或者溴代丁乙酰亞胺。所述的超聲波處理的功率為30-60w，處理時間為5-10min。

步驟（3）中所述的溶劑為水或短鏈醇，且加入的溶劑為纖維素載體溶液體積的1-5倍。

發明原理：秸稈中含有大量的纖維素，加入的離子液體可以溶解、破壞秸稈中結晶度低的纖維素，剩下的都是結晶度高、強度大的類似納米纖維素的剛性纖維載體，而且剩余纖維素載體的表面和內部形成多孔的結構，為酶的固定化提供很多的位點，為后續反應提供條件；加入的修飾劑與纖維載體結合，并連接在纖維載體的表面和內部，可以與酶分子上氨基等基團結合，進而實現酶的固定化。

有益效果：本發明與現有技術相比：其顯著優點為：1、采用具有非揮發性、良好的離子導電性與導熱性、高熱容及高熱穩定性，選擇性溶解力等優點的離子液體等處理劑修飾秸稈得到的纖維素材料來制備酶固定化載體，處理過程綠色環保、無污染、操作條件溫和、處理工藝簡易可行，且處理后的離子液體和修飾劑可以完全回收，可大大降低載體的生產成本。2、通過本發明方法制備得到的固定化酶載體上的酶吸附率高、穩定性高，提高了酶的催化活性。3、本發明方法制備的酶固定化載體可以重復使用多次，仍能保持較高的酶活性。

附圖說明

圖1為用本發明方法制備的載體的掃描電鏡圖（放大1000倍）。

具體實施方式

下面對本發明技術方案進行詳細說明。

實施例1：按如下步驟進行：

（1）取玉米秸稈的莖節，洗去秸稈上的污泥塵土等雜質，干燥后剪切成0.5cm左右（0.4-0.6cm）的小段。