[發明專利]以含氫硅油疏水改性的二氧化硅為載體的固定化脂肪酶及其制備方法

有效

• 申請號: 201410263491.9
• 申請日: 2014-06-14
• 公開（公告）號: CN104087571B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 徐巖;江波;韓曉曉;喻曉蔚;宋聰
• 申請（專利權）人: 江南大學;四川大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 譚新民

技術領域

本發明屬于固定在二氧化硅載體上的酶，具體地，涉及一種以含氫硅油疏水改性的二氧化硅為載體的固定化脂肪酶及其制備方法。

背景技術

脂肪酶（Lipase, EC3.1.1.3）全稱甘油三酯水解酶，其基本功能是催化甘油酯水解為甘油和脂肪酸，能在油水界面上催化酯水解和醇解、酯合成、酯交換、內酯合成、高聚物合成及立體異構體拆分等有機合成反應。脂肪酶作為一種重要的工業酶類，已廣泛應用于食品與營養、化學工業、造紙工業以及藥物合成等諸多領域。由于游離酶在催化過程中存在穩定性差、易失活、不能重復使用，且反應后混入產品，造成產物分離、純化困難等，酶固定化技術被引入到脂肪酶的應用研究之中。20世紀60年代出現的酶的固定化技術克服了游離酶的許多不足，提高了酶的穩定性；酶促反應結束后，固定化酶與底物和產物易于分離；同時可回收及重復使用，反應條件容易控制，可實現連續自動化生產，有效降低了成本。傳統的酶固定化方法主要有吸附法、包埋法、交聯法及共價結合法。其中吸附法由于操作簡單，固定化過程對酶活影響小，容易實現工業化，成為最常用的固定化方法。

由于SiO₂具有廉價易得、機械強度好、穩定性好等優點，被廣泛用在酶固定化領域，并且SiO₂表面含有大量的Si-OH，可以進行各種表面改性，因此我們選用廉價易得的SiO₂為載體來固定脂肪酶。根據文獻報道，疏水性較強的載體有利于底物在酶周圍環境的分配及產物的擴散，改善酶的催化性質（M. Shakeri, K. Kawakami. Enhancement of Rhizopus oryzae lipase activity immobilized on alkyl-functionalized spherical mesocellular foam: Influence of alkyl chain length. Microporous and Mesoporous Materials, 2008, 118:115-120），同時載體表面的疏水基團與酶相互結合，防止酶在使用過程中流失，可以提高酶的重復使用性。但是由于無機硅膠疏水性很差，既不利于脂肪酶在載體上的正確折疊，也不利于水不溶性酯類在載體上的傳質和催化，從而使催化速率和產率出現下降，因此，我們要對SiO₂進行疏水處理，以改善固定化酶的催化性質。如公開號為CN102250871A的中國專利申請，加入表面活性劑（如十六烷基三甲基溴化銨等）對膨潤土的表面結構及疏水性能調節，改善固定化脂肪酶的催化效果及穩定性，但其改善效果并不理想。使用這種固定方法，固定化酶重復使用6次后固載酶相對活力已降至80%以下。

目前，商品化的固定化酶Lipozyme TL IM，其固定化載體為SiO₂，酶源為米曲霉脂肪酶，其水解三硬脂酸甘油酯的活力為170IUN/gl(Guat K. K. etal, Thermodynamics and inhibition studies of lipozyme TL IM in biodiesel production via enzymatic transesterification, Bioresource Technology 2010, 101: 6558–6561)。Sigma 公司出售的固定化酶Lipase immobilized on immobead 150，其固定化載體為Immobead 150，酶源為米根霉脂肪酶，其水解三丁酸甘油酯的活力大于300U/g。Wang 等用大孔樹脂來固定米根霉脂肪酶重組體，其水解橄欖油的活力為168U/g(Wang Y.-d. et al. Immobilized recombinant Rhizopus oryzae lipase for the production of biodiesel in solvent free system, Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 2010,67: 45–51)。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種的催化效果及穩定性均較好的固定化脂肪酶及其制備方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：

一種固定化脂肪酶，包括以含氫硅油改性的SiO₂為載體，以及固定在所述SiO₂上的脂肪酶。

其中，所述含氫硅油為含Si-H鍵的液態聚硅氧烷，其結構如下：