[發明專利]一種用于纖維素酶固定的載體材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710639092.1
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107418949A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 馮海燕
• 申請（專利權）人: 蘇州凱邦生物技術有限公司
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N11/08;B01J13/06;B01J13/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連平

技術領域

本發明涉及酶制劑領域，特別是涉及一種用于纖維素酶固定的載體材料及其制備方法。

背景技術

纖維素酶是一種多組分的復合酶體系，主要包括外切β-葡聚糖酶、內切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶，由各組分酶協同作用將纖維素降解成葡萄糖。纖維素酶的各個組分大部分是糖蛋白，結構中的糖基對纖維素酶免受蛋白酶水解有一定的保護作用。不同來源的纖維素酶分子結構和折疊方式有所不同，它們的通性是一般均由三部分結構組成：球狀的具有催化功能的催化活性區、具有結合纖維素功能的結合區以及連接它們的一端高度糖基化的肽酸。目前的研究認為，纖維素材料要進行有效的酶解，首先需將纖維素酶吸附于固體底物上，然后將底物剪切成小的片段，在水解成纖維寡糖直至葡萄糖。

酶的固定化是將酶結合在固體材料上或限制在一定空間內，仍能保持活力和特性，并且可以循環使用的一類技術。固定化酶的制備方法主要有四種：包埋法、交聯法、吸附法以及共價結合法。包埋法是指將酶分子包埋在多孔高分子材料的三維空間結構中使酶固定化，該方法制備工藝簡單，形成條件溫和并且對酶活性的影響較低，但是載體的孔徑大小會對酶促反應中各個物質的擴散產生影響。交聯法是利用交聯劑與氨基酸殘基反應形成共價鍵，使酶分子相互結合成網狀結構，從而達到酶固定化的效果。交聯法可以使固定化酶的穩定性提高，使用壽命延長，但共價交聯減少了酶的反應位點，從而破壞了酶的活性。吸附法是指游離酶通過靜電作用或氫鍵等結合在載體上而制備固定化酶的方法，該方法具有可逆性、簡易性以及酶活力高等優勢，但由于酶與載體的相互作用較弱，易于脫落。共價結合法是通過共價鍵結合的方法將酶固定在合適的載體上，酶與載體產生化學作用，結合力強，酶泄漏率低，具有較好的穩定性和循環使用性能，但反應激烈，容易使酶活力損失。以上四種方法各有優缺點，可以采用多種方法混合使用以提高固定化酶的使用品質。

中國專利CN201310674347.x公開了一種纖維素酶固定化載體的制備方法，包括如下步驟：(1)纖維素的炭化，將纖維素在400℃-500℃的惰性氣體保護條件下炭化；(2)載體的修飾，在炭化后的纖維素中，加入離子液體和處理劑，攪拌均勻，保溫處理得纖維素載體溶液；(3)載體干燥成型，在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。該發明具有載體表面積大、吸附位點多，可與酶穩定結合等優點。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于纖維素酶固定的載體材料及其制備方法，該載體材料機械強度優良，穩定性較好，與酶的結合力較強，在使用過程中酶分子不易從載體上脫落，使用壽命較長。

本發明的另一目的是提供該用于纖維素酶固定的載體材料的使用方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于纖維素酶固定的載體材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將硅酸乙酯溶解于乙醇溶液中，加入納米Fe₃O₄顆粒超聲分散20-45min，之后在劇烈攪拌過程中滴加冰醋酸和無水乙醇的混合物，滴加完成后繼續攪拌4-5h，之后靜置60-72h，烘干，研磨后制得納米SiO₂/Fe₃O₄復合材料；

(2)將聚丙烯腈溶解于DMSO中，加入納米SiO₂/Fe₃O₄復合材料，超聲分散1-2h，加入硅烷偶聯劑攪拌混合均勻，之后進行噴霧，制得聚丙烯腈復合微球；

(3)將步驟(2)制得的聚丙烯腈復合微球加入DMAC中，浸泡4-6h后，加入氯化鋰混合均勻后，加入甲殼素和催化劑，混合均勻后，通入氮氣，常溫下攪拌2-4h后加熱，控制溫度在100-120℃，攪拌反應18-24h，降至室溫后，用無水乙醇清洗后，再用去離子水清洗，抽真空烘干。

優選的，所述步驟(1)中納米Fe₃O₄顆粒的使用質量與硅酸乙酯的體積比為30-45g/L。

優選的，所述步驟(2)中聚丙烯腈與納米SiO₂/Fe₃O₄復合材料的質量比為4:1。

優選的，所述步驟(2)制備的聚丙烯腈復合微球的粒徑為5μm-7μm。

優選的，所述步驟(3)中聚丙烯腈復合微球和甲殼素的使用量質量比5:28。

優選的，所述步驟(3)中催化劑為金屬鈉。

一種用于纖維素酶固定的載體材料，由以上方法制備而成。