[發(fā)明專利]一種載酶氧化硅毫米球及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010899355.4
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112028079B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊恒權(quán);郭曉苗;劉憲
• 申請（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號: B01J21/08
• 分類號: B01J21/08
• 代理公司: 太原申立德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

本發(fā)明屬于催化材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種載酶氧化硅毫米球及其制備方法和應(yīng)用。所述載酶氧化硅毫米球的粒徑為0.90～5.0mm，機(jī)械強(qiáng)度高達(dá)3.0～25N，酶含量為4.8～80mg/g，其主要制備過程是將親水性介孔氧化硅固體納米顆粒分散到去離子水中再加入酶溶液形成混合液，然后將混合液連續(xù)滴落在平鋪超疏水氧化硅的粉末上，緩慢滾動形成具有氧化硅外殼的液滴毫米球；最后收集液滴毫米球緩慢干燥，獲得高強(qiáng)度載酶氧化硅毫米球。該方法制備的載酶氧化硅毫米球可直接裝填到固定床反應(yīng)器中進(jìn)行酶催化反應(yīng)，連續(xù)反應(yīng)30～60天，酶催化活性基本保持不變。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種載酶氧化硅毫米球及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

固定化酶由于具有易控制、催化效率高、便于回收和再利用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于制藥、食品、廢水處理、日化工業(yè)等領(lǐng)域。目前固定化酶的主要方法有物理法(吸附和包埋)和化學(xué)法(共價(jià)和交聯(lián))。采用物理法固定酶的優(yōu)點(diǎn)是條件溫和，酶的結(jié)構(gòu)和活性能夠最大程度保留；缺點(diǎn)是酶與載體結(jié)合力弱，酶分子易于脫落；采用化學(xué)法固定酶的優(yōu)點(diǎn)是酶與載體結(jié)合牢固，穩(wěn)定性能好；缺點(diǎn)是條件較為激烈，會引起酶蛋白結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致酶活性降低甚至失活。因此，尋求一種條件溫和、酶與載體結(jié)合牢固且不損害酶活性的方法成為酶固定化領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。

利用固定床反應(yīng)器進(jìn)行酶催化反應(yīng)速率快、催化劑不易磨損，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作。但傳統(tǒng)載酶催化劑通常是粒徑較小、機(jī)械強(qiáng)度較低的微納米顆粒，如果將這些材料直接填充到反應(yīng)器中容易導(dǎo)致流體阻力增大，設(shè)備堵塞等不利因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中載酶催化材料機(jī)械強(qiáng)度低、粒徑較小、填充到反應(yīng)器中容易導(dǎo)致流體阻力增大，設(shè)備堵塞、在反應(yīng)過程中酶流失或失活的缺點(diǎn)，提供一種可直接裝填到固定床反應(yīng)器進(jìn)行酶催化反應(yīng)的高強(qiáng)度載酶氧化硅毫米球催化材料及其制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：

一種載酶氧化硅毫米球，所述載酶氧化硅毫米球的粒徑為0.90～5.0mm，機(jī)械強(qiáng)度高達(dá)3.0～25N，酶含量為4.8～80mg/g。

一種載酶氧化硅毫米球的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，稱取親水性介孔氧化硅固體納米顆粒，超聲分散于去離子水，然后加入酶溶液，以600～1200rpm的轉(zhuǎn)速磁力攪拌5～10min后，將轉(zhuǎn)速調(diào)整為100～500rpm，繼續(xù)攪拌30～60min，制得載酶氧化硅混合液；

步驟2，將載酶氧化硅混合液加入到注射器中，通過注射泵將載酶氧化硅混合液連續(xù)滴落在平鋪于玻璃板表面的超疏水氧化硅的粉末上，液滴在搖床作用下緩慢滾動，形成具有氧化硅疏水殼液滴毫米球；

步驟3，將上述液滴毫米球平鋪于干潔的玻璃培養(yǎng)皿中，然后放入搖床中，使其在滾動過程中緩慢干燥，在干燥過程中，液滴內(nèi)發(fā)生非共價(jià)作用，緩慢蒸發(fā)內(nèi)部水分，液滴逐漸收縮，機(jī)械性能不斷增強(qiáng)，然后用丙酮淋洗，進(jìn)一步干燥后得到高強(qiáng)度載酶氧化硅毫米球。

通過酶與親水性介孔氧化硅非共價(jià)作用，不但增強(qiáng)了毫米球機(jī)械強(qiáng)度，而且在制備過程中不破壞酶的活性。表面疏水性氧化硅殼層能夠有效降低親水性物質(zhì)與酶的接觸，從而可減少酶流失。

進(jìn)一步，所述步驟1中親水性介孔氧化硅固體納米顆粒：去離子水：酶溶液＝0.1～0.5g：1.0～3.0mL：0.3～1.0mL，所述酶溶液的濃度為8mg/mL。

進(jìn)一步，所述步驟1中酶溶液中的酶為南極假絲酵母脂肪酶A、南極假絲酵母脂肪酶B、沙門柏干酪青霉脂肪酶、褶皺假絲酵母脂肪酶、洋蔥伯克霍爾德菌脂肪酶中的一種。

進(jìn)一步，所述步驟2中注射器的針頭內(nèi)徑為0.05～0.20mm，流速為0.05～1.00mL/min。