[發明專利]一種水凝膠固定化漆酶?介體酶促反應器

有效

• 申請號: 201410284026.3
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104031904B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 張淑娟;孫洪飛;陽花;傅博文;潘丙才
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C12N11/08
• 分類號: C12N11/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

?

技術領域

本發明屬于聚合物水凝膠、生物技術與環境功能復合材料領域，特別是一種水凝膠固定化漆酶-介體酶促反應器。

背景技術

漆酶是一種含銅的多酚氧化酶，能催化氧化多種難降解的有機污染物（李陽，蔣國翔、牛軍峰，王穎，呼麗娟.漆酶催化氧化水中有機污染物.化學進展，2009?,21（10）,2028-2036.），具有降解底物廣泛、能耗低、易操作、環境友好等優點，已經在有機廢水處理領域顯示出良好的應用前景（Philippe?Demarche，Charles?Junghanns，Rakesh?R.Nair，Spiros?N.Agathos.?Harnessing?the?power?of?enzymes?for?environmental?stewardship.?Biotechnology?Advances，2012,30（5），933-953.）。然而，漆酶的水溶性及隨環境條件而變性失活的不穩定性限制了漆酶在廢水處理中的應用。

酶的固定化是實現酶重復連續使用和穩定性改善的有效手段，目前已發展出多種制備固定化酶的方法，主要有吸附法、包埋法、共價結合法以及交聯法，這些方法各有優缺點，其中包埋法是將酶物理包埋于高聚物網格或微囊內的一種固定化方法，一般反應條件溫和，對酶自身的結構改變少，酶活性損失較小，固定化效率較高，應用相對較為成熟；微囊包埋法主要用于醫學治療，不適合廢水處理工程的應用；采用合成高分子的凝膠包埋法一般需要使用引發劑或交聯劑，而試劑的殘留會影響到凝膠的性質；此外，包埋法的缺點是高聚物網格會對大分子物質產生擴散阻力，導致固定化酶動力學行為改變，使酶活力降低，因此，載體（包埋劑）的選擇是酶固定化技術中的一個關鍵問題。

一種理想的固定化酶載體需要滿足如下要求：維持酶的催化活性和專一性；與酶的結合牢固；機械強度好；有最小的空間位阻；穩定，不與底物和產物反應；廉價、環境友好，在研究較多的凝膠包埋法中，常用的包埋劑主要有天然高分子類物質（如瓊脂、海藻酸鈉、卡拉膠、明膠、幾丁質）和合成類高分子物質（如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等）。研究表明，瓊脂強度較差；明膠內部結構密實、傳質性能差；卡拉膠穩定性較差、易降解；聚丙烯酰胺凝膠的單體對生物有毒性；聚乙烯醇凝膠的機械強度和傳質性能均較好，對生物無毒，且耐生物分解。但是，單用聚乙烯醇與硼酸交聯成球困難，易成絮狀體，且成球后，球體機械強度較差。

殼聚糖因其在自然界中資源豐富、來源經濟、具有良好的生物相容性、與其它天然材料相比更抗拒微生物分解、具有良好的熱穩定性和機械操作性、諸多基團可以修飾的獨特性能，倍受廣大國內外研究者的關注，已有多種通過物理或化學手段制備殼聚糖水凝膠的方法。近年來，由天然高分子與合成高分子共混制備的水凝膠顯示出良好的應用前景。但是，目前為止真正可用于實際廢水處理的酶固定化載體并不多。究其原因，在于現有的方法局限于將酶被動負載在載體表面或包裹在載體內部的技術思路，被束縛的酶在被動適應其存在的固定化空間時被迫發生構象甚至化學結構的改變，從而使酶活力降低。

此外，漆酶雖然具有寬泛的底物專一性，但除酚類化合物外，漆酶對底物的氧化降解需要借助中間介體的作用（Kumarasamy?Murugesan,?Yoon-Young?Chang,?Young-Mo?Kim,?Jong-Rok?Jeon,?Eun-Ju?Kim,?Yoon-Seok?Chang.?Enhanced?transformation?of?triclosan?by?laccase?in?the?presence?of?redox?mediators.?Water?Research，2010，44，298-308.）。酶的固定化雖然為酶的重復和連續使用提供了解決方案，但是，長期以來在酶的固定化研究中，介體的選擇和使用這一關鍵問題卻被忽略了，至今未見將漆酶與介體同時固定于某一載體的相關文獻報道，因此，如何研制一種新型的使酶能夠自主選擇固定化空間的漆酶-介體體系復合材料，是本領域一個亟需解決的關鍵科學問題。

發明內容

???針對上述問題，提供一種具有吸附與降解功能的水凝膠固化漆酶-介體酶促反應器，以促進水體中污染物與酶促反應體系的接觸，提高降解效率，本發明是這樣實現的：

一種水凝膠固化漆酶-介體酶促反應器，其特征在于，所述水凝膠固化漆酶-介體酶促反應器是通過以下步驟獲得的：

a）將β-雙酮溶于漆酶溶液A中，得到溶液C，溶液C即為自由基引發體系；溶液C中漆酶酶活為3~10?U/ml，β-雙酮濃度為50~500?mM；