[發(fā)明專利]一種可溶-不溶性UCST型PMAAc載體、其固定化酶及應用

有效

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• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108642040B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 王赟;韓娟;王蕾;李春梅;倪良;羅鵬;萬靖
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C12N11/18
• 分類號: C12N11/18;C12N11/087;C12P19/14;C12P19/02;C08F220/06;C08F220/56
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本發(fā)明屬于固定化酶技術領域，涉及一種可溶?不溶性UCST型PMAAc載體、其固定化酶及應用，尤其涉及一種可溶?不溶性高臨界溶解溫度（UCST）型聚甲基丙烯酸鈉鹽（PMAAc）載體的制備方法和固定化酶的應用及其固定化酶降解纖維素材料的應用；本發(fā)明將丙烯酸和過硫酸銨用去離子水溶解，緩慢滴加由去離子水溶解的甲基丙烯酰胺，搖勻后通氮氣鼓泡后轉入單口燒瓶中，氮氣保護下抽真空，磁力攪拌反應，冷卻后離心，去上清，用去離子水升溫重懸材料后得到產物；本發(fā)明的載體用于固定化纖維素酶，并將其用于降解纖維素材料，本發(fā)明得到的固定化酶貯藏穩(wěn)定性和重復利用效果俱佳，水解催化纖維素材料的效率也顯著提高。

技術領域

本發(fā)明屬于固定化酶技術領域，涉及一種UCST型PMAAc載體、其固定化酶及應用，尤其涉及一種可溶-不溶性高臨界溶解溫度（UCST）型甲基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物（PMAAc）載體的制備方法和固定化纖維素酶、及共固定化纖維素酶和β-葡萄糖苷酶的應用。

背景技術

纖維素是地球上最豐富的資源之一，通過化學和生物方法能使其轉化成功能多樣化的葡萄糖。目前化石能源危機愈加嚴重，將生物質能的葡萄糖轉化成燃料乙醇的這一綠色途徑正成為能源行業(yè)的一大研究熱點。由于游離酶很難回收利用，而且經(jīng)過長時間的酶解，酶活力容易損失，這些是抑制其工業(yè)化應用的主要障礙。固定化酶因其分離快速簡單方便，穩(wěn)定性高，回收利用率高，從而降低了酶的應用成本，受到研究者們青睞。磁性納米材料作為備受關注的一種新型固定化載體，主要是通過物理吸附法和化學共價結合法固定化酶，然而由于催化不溶性底物時存在較大擴散傳質和空間位阻，導致其催化效率較低，且不利于分離和回收利用。

目前，刺激響應性聚合物作為一種可逆可溶-不可溶材料，通過外部刺激在溶解狀態(tài)下進行催化水解后分離底物，以沉淀狀態(tài)分離以回收利用，從而解決固體酶制劑與不溶性底物難以分離的問題。與其他刺激條件如pH、光和力相比，溫度調控簡單且酶活力不易損失。溫度響應性材料中研究最為廣泛的是低臨界溶解溫度（LCST）型聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）及其衍生聚合物，其低臨界溶解溫度一般在33℃左右，而纖維素酶的最佳催化溫度為50℃，所以LCST型固定化酶不能高效催化水解纖維素，而尋求一種高臨界溶解溫度型載體材料固定化酶降解纖維素是迫切且必需的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服固定化酶難回收，同時合成的固定化酶對于纖維素水解效率低下的問題，從而合成可溶-不溶性高臨界溶解溫度（UCST）型載體聚甲基丙烯酸鈉鹽（PMAAc）來固定化纖維素酶、及共固定化纖維素酶和β-葡萄糖苷酶。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采取的技術方案如下：

本發(fā)明提供一種新型的可溶-不溶性UCST型PMAAc載體，它是利用兩種單體甲基丙烯酰胺（MAA）和丙烯酸（AAc）合成得到，具有高臨界溶解溫度16℃。

本發(fā)明還提供一種新型的可溶-不溶性UCST型PMAAc載體的制備方法，具體步驟如下：

可溶-不溶性高臨界溶解溫度（UCST）型甲基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物（PMAAc）載體的制備：

常溫下，將丙烯酸（AAc）和過硫酸銨（APS）用去離子水溶解，再轉移到三口燒瓶中，緩慢滴加由去離子水溶解的一定量的甲基丙烯酰胺（MAA），搖勻后通氮氣鼓泡約半小時后轉入單口燒瓶中，氮氣保護下抽真空，60℃條件下磁力攪拌反應后取出，冷卻后離心，去上清，用去離子水升溫重懸材料，重復三次后得到產物，于40℃真空干燥箱中過夜烘干后得到透明膠狀產物，即為可溶-不溶性高臨界溶解溫度（UCST）型甲基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物（PMAAc）載體。

將適量的可溶-不溶性高臨界溶解溫度（UCST）型甲基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物（PMAAc）載體溶液引流入玻璃試管中，懸掛一支溫度計于溶液中，置于50 ℃恒溫水浴鍋中，使溫度平穩(wěn)下降直到溶液開始出現(xiàn)渾濁，以確定其濁點。