[發明專利]一種實現酶解反應與產物純化同步的固定化酶納米纖維膜及制備和應用

有效

• 申請號: 202011645220.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112695027B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 葉勇;葉傳珍;唐小月
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N11/087;C12N11/093;C12N11/096;C12P21/06;C12P19/14;D04H1/728
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發明屬于固定化酶的技術領域，公開了一種實現酶解反應與產物純化同步的固定化酶納米纖維膜及制備和應用。方法：1)將酶與帶有氨基的MOFs材料反應，獲得固定化酶的NH₂?MOFs；所述酶為蛋白酶和/或淀粉酶；2)將固定化酶的NH₂?MOFs與高分子聚合物配成靜電紡絲溶液；3)將靜電紡絲溶液進行靜電紡絲，獲得固定化酶納米纖維膜。本發明的納米纖維膜具有穩定的固定化酶，酶活回收率高，多孔、強度高、操作簡便高效等優點。本發明的納米纖維膜在酶解反應時，酶解產物通過膜即實現了產物的分離純化，因此酶解反應與產物純化同步進行。本發明的固定化酶納米纖維膜用于制備多肽和/或低聚糖。

技術領域

本發明屬于固定化酶的技術領域，具體涉及一種實現酶解反應與產物純化同步的固定化酶納米纖維膜及其制備方法和應用。所述固定化酶納米纖維膜用于制備多肽或低聚糖。本發明利用固定化酶納米纖維素能夠實現酶解反應與產物純化同步進行。

背景技術

生物酶催化反應時，游離酶易變性和失活，不穩定，如將其進行固定，使之保留酶的催化活性，既提高了它的穩定性，又使其容易固液分離，實現酶的重復使用。酶的固定化方法有多種，如吸附法、交聯法、包埋法和載體結合法，但這些方法均存在酶結合強度不高或載酶量過低的缺陷，導致酶回收率低或酶活性低。專利CN103756990A公開了一種木瓜蛋白酶制劑及固定化方法，將纖維素納米晶與木瓜蛋白酶溶液和聚丙烯酰胺溶液混合，具備了可回收、操作簡便、條件溫和等優點，但是它通過靜電自組裝來固定化酶，導致酶的結合強度不夠，也不易分離和回收。專利申請CN108396023A公開了一種研磨法制備磁性MOF材料并用于酶的固定，得到了一種可以回收利用的固定化酶材料，但是它依然存在著載酶量不夠且結合強度低的缺陷。通過化學交聯法雖然可提高酶的結合強度，但空隙率降低，使酶不能夠與底物充分接觸，降低了酶的催化效果。

目前的固定化酶催化反應仍然采用兩步法，即將固定化酶與底物混合反應后再進行酶與產物的分離純化，而反應與產物純化同步進行的固定化酶未見報道。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種實現酶解反應與產物純化同步的固定化酶納米纖維膜及其制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述固定化酶納米纖維膜的應用。本發明利用固定化酶納米纖維素實現了酶解反應與產物純化同步進行。本發明將固定化酶納米纖維素用于快速制備多肽或低聚糖。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種固定化酶納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟：

1)將酶與帶有氨基的MOFs材料反應，獲得固定化酶的NH₂-MOFs；所述酶為蛋白酶和/或淀粉酶；

2)將固定化酶的NH₂-MOFs與高分子聚合物配成靜電紡絲溶液；

3)將靜電紡絲溶液進行靜電紡絲，獲得固定化酶納米纖維膜。

步驟1)中所述酶與帶有氨基的MOFs材料的質量比為1：(1～3)。

步驟1)中所述反應在pH5～8的磷酸緩沖液中進行；pH5～8的磷酸緩沖液的用量為酶質量的1～1.5倍。

步驟1)中所述反應的條件為25～40℃反應24～48h。

步驟2)中固定化酶的NH₂-MOFs與高分子聚合物的質量比為(1～10)：(10～15)。

步驟2)中所述高分子聚合物為聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚己內酯中的一種或幾種；高分子聚合物的分子量為1000～1500kDa。

步驟2)的具體步驟為將固定化酶的NH₂-MOFs與高分子聚合物混合于有機溶劑中，采用高壓微射流進行處理，獲得靜電紡絲溶液；