[發(fā)明專利]一種基于纖維載體的固定化漆酶及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410112485.3
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103849616B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣興宇;王鈰汶;孫佳姝;陳威
• 申請（專利權(quán)）人: 國家納米科學(xué)中心
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N11/12;C12N11/08;C12N11/04;C12N11/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,楊晞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固定化酶技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于纖維載體的固定化漆酶及其制備方法和在染料脫色中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

酶是生物體的生命活動中重要的催化物質(zhì)，它控制著生物體的整個新陳代謝。在生物體外，酶因其高效專一的特點被廣泛用于制藥、食品和釀造等領(lǐng)域。但是，當(dāng)酶離開了生物體這個相對穩(wěn)定且條件溫和的環(huán)境，就變得極其脆弱。在高溫、強酸性或堿性、有機溶劑的環(huán)境中特別容易變性失活，使酶在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用受到限制。并且由于酶在反應(yīng)體系中不易被分離，導(dǎo)致酶不能反復(fù)多次使用，增加了成本，還給產(chǎn)品提純帶來了困難。為了解決這些問題，在上個世紀(jì)六十年代興起了酶的固定化技術(shù)，開辟了酶工業(yè)的另一研究方向。酶固定材料通過其獨特的表面特性與酶的表面相互作用，來控制酶的空間構(gòu)象，使酶固定在材料表面并且有效地穩(wěn)定其構(gòu)象，讓酶在相對苛刻的條件下發(fā)揮催化作用。

漆酶是一類含銅的多酚氧化酶，已證實其能廣泛應(yīng)用于造紙、紡織、污物處理、化工合成以及生物傳感等工業(yè)領(lǐng)域。相比現(xiàn)今廣泛采用的其他物理化學(xué)方法，使用漆酶能大幅度減少能量的投入和環(huán)境不友好化合物的使用。但類似工業(yè)領(lǐng)域的真正應(yīng)用要求漆酶具有足夠的穩(wěn)定性、良好的可操作性、能夠重復(fù)使用及便于分離等性能。

因此，固定化漆酶的研究成為實現(xiàn)漆酶工業(yè)化應(yīng)用的一個手段之一，而被廣泛研究。目前，已經(jīng)開發(fā)出的固定化漆酶的技術(shù)大致分為三類：物理吸附法、化學(xué)鍵連接法和包埋法。物理吸附法一般采用比表面積大的微納米材料作為載體，利用靜電、親疏水性等將漆酶吸附在材料表面。這種方法簡單，且通常涉及的固定化條件較溫和，但由于這種方法本身可設(shè)計程度低，難以保證固定化效率，使用中已經(jīng)吸附在載體表面的漆酶也很容易再脫附離開載體?；瘜W(xué)鍵連接法通常利用化學(xué)反應(yīng)生成的化學(xué)鍵將漆酶固定在載體材料上。這種方法可設(shè)計性高，化學(xué)鍵保證了漆酶和材料之間可靠的連接，但是化學(xué)連接反應(yīng)中，可能涉及到對于自由漆酶活力損傷性比較大的反應(yīng)條件和化學(xué)分子。因此，這種方法的缺點是酶活回收率低。包埋法通常利用多孔材料做載體，將漆酶約束在材料內(nèi)部，從而實現(xiàn)漆酶的固定和載體材料對漆酶的保護(hù)。通常，這種方法具有較高的固定化效率，在固定化過程中對漆酶活力的保護(hù)也較好，使用過程中酶的泄露少；但是由于包裹在載體內(nèi)部的漆酶，很難參與到后續(xù)的反應(yīng)，其酶活回收率不見得很高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于纖維載體的固定化漆酶及其制備方法和在染料脫色中的應(yīng)用。所述固定化漆酶的酶活回收率高、固定化效率高、重復(fù)使用性好且可操作性好；所述制備方法的反應(yīng)條件溫和，極大地保護(hù)了漆酶的活性。

在第一方面，本發(fā)明提供一種基于纖維載體的固定化漆酶，包括：作為載體的纖維、分布于所述纖維表面的活性分子、包覆所述纖維和活性分子的介孔氧化硅層以及包埋在所述介孔氧化硅層中的漆酶；其中所述介孔氧化硅層是所述活性分子催化有機硅烷在所述纖維表面沉積形成的。

本發(fā)明中，所述纖維表面的活性分子的突出特點在于具有在生理條件（例如常溫、常壓、pH值中性附近以及水相條件）下催化有機硅烷在纖維表面沉積形成介孔氧化硅層的特性。因此，任何具有這種催化特性的活性分子均可用于本發(fā)明中。本發(fā)明的實施方案中采用的活性分子具有胺基。因此，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述活性分子具有胺基，其胺基具有催化有機硅烷在纖維表面沉積形成介孔氧化硅層的特性。

優(yōu)選地，所述活性分子是胺基含量很高的分子，例如所述活性分子選自聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯（PDMAEMA）、聚醚酰亞胺（PEI）或它們的共聚物。

本發(fā)明中，可以通過層層自組裝、表面接枝和/或表面引發(fā)聚合將所述活性分子修飾到所述纖維表面。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)其具備的專業(yè)知識和現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)，比如Marc?R.Knecht等利用多胺基的樹枝狀高分子做模板和催化劑，在其上礦化氧化硅小球（Langmuir2004,20(11),pp4728–4732），F(xiàn)en?Zhou等利用富含胺基的多孔微凝膠作為模板，催化氧化硅原位沉積（Langmuir2007,23(19),pp9737–9744），Dong?Jin?Kim等在金表面修飾上富含胺基的PDMAEMA，催化沉積氧化硅層（Langmuir2004,20(19),pp7904-7906）。