[發明專利]一種高酶固定量的大孔-大介孔-小介孔三級多孔二氧化硅的制備方法

有效

• 申請號: 202110247429.0
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112758943B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 李群艷;常其飛;韋奇;崔素萍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;B82Y40/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種高酶固定量的大孔?大介孔?小介孔三級多孔二氧化硅的制備方法，屬于酶固定技術領域。以P123和聚苯乙烯為模板劑，采用間隔自組裝法結合水熱法制備大孔?大介孔?小介孔三級多孔二氧化硅。稱取20g質量分數10％的P123水溶液,加入60g去離子水與11.9g質量分數為37％的濃鹽酸，0.1g的聚苯乙烯微球(PS)，再加入2.55g的正硅酸乙酯(TEOS)并置于43℃水浴鍋中磁力攪拌，間隔3.5小時再次加入等量的TEOS，繼續水浴24h；水浴結束后將所得溶液轉入反應釜，水熱陳化24h；反應結束后將所得產物離心、抽濾、洗滌，對干燥后的樣品進行煅燒，所得的樣品具有三級分布的孔徑，并且對于木瓜蛋白酶的固定量最高可達877mg/g。

技術領域

本發明涉及一種高酶固定量的大孔-大介孔-小介孔三級多孔二氧化硅的制備方法，屬于酶固定技術領域。

背景技術

天然生物催化劑:酶具有效率高、特異性強、專一性的優點，可應用于生物燃料生產、洗滌劑、食品工業等多種工業領域。盡管酶具有許多吸引人的特性，但游離酶仍有較弱的熱穩定性、pH穩定性和回收利用等問題。固定化酶技術的發明則應運而生，其中介孔材料的作為酶固定載體材料展現出強大的應用前景。固定化酶進入載體材料時，并不意味著沒有缺點，由于固定化載體和固定化效率低,穩定性差，連續操作設備復雜，酶浸出率高，酶分子擴散受多孔基質內網絡的限制，成為制約其發展的主要因素。近年來，具有等級孔隙結構的材料引起了人們的廣泛關注。這種復合孔隙結構結合了不同層次孔隙的優點，彌補了單一孔隙的缺點和不足。介孔的存在可以大大增加材料的比表面積，大介孔帶來的大孔體積為材料的傳遞提供了方便。這種雙峰型介孔材料因其高比表面積和分級孔徑提供了傳質方便，并且在酶固定領域也應用越來與廣泛。

目前經過多孔載體材料固定化的酶分子，雖然在熱穩定性、酸堿穩定性等方面相對于游離酶有所提升，但是還存在固定效率不高，酶浸出的問題，仍未解決。為了提高酶分子的固定效率以及減少酶浸出的現象，本發明提供了一種高酶固定量的大孔-大介孔-小介孔三級多孔二氧化硅的制備方法。這種大孔-大介孔-小介孔三級多孔結構對于酶分子的固定效率大大增加，其中小介孔與大介孔作為外殼層，可以作為酶分子的運輸通道，作為酶分子的運輸通道，小介孔必須要大于酶分子的尺寸，而大介孔的孔徑范圍可以達到30nm左右，這可以大大提高分子的運輸速度，內部的空心大孔，則是一個天然的酶分子儲存“倉庫”，酶分子通過外殼層的大小介孔進入空心大孔，同時這種空心大孔也可以作為發生催化反應的場所。本發明通過水熱法和協同自組裝技術來制備分級多孔二氧化硅酶固定載體材料，通過水熱的溫度控制材料介孔的大小，通過模板劑聚苯乙烯微球的尺寸來控制空心大孔的范圍。

發明內容

本發明提供了一種高酶固定量的大孔-大介孔-小介孔三級多孔二氧化硅的制備方法，用于木瓜蛋白酶分子的固定，這種載體材料大大提高了對木瓜蛋白酶的固定效率，且抑制了酶浸出現象。

1、一種高酶固定量的大孔-大介孔-小介孔三級多孔二氧化硅的制備方法，按下述步驟制備：

(1)將一定量的P123(三嵌段共聚物模板劑)溶于去離子水中，配置成10％質量分數的P123水溶液備用；

(2)稱取20g步驟(1)所得溶液,加入60g去離子水與11.9g質量分數為37％的濃鹽酸，0.1g的聚苯乙烯微球(PS)，再加入2.55g的正硅酸乙酯(TEOS)并置于水浴鍋中，磁力攪拌，保持溫度在43℃；

(3)在第一次加入TEOS后，間隔3.5小時再次加入等量的TEOS于步驟(2)所得溶液，繼續水浴24h；

(4)水浴結束后將步驟(3)所得溶液轉入反應釜，水熱陳化24h，保持水熱溫度在100℃-140℃之間調節；

(5)反應結束后將步驟(4)所得產物離心，去除上層清液，將沉淀反復抽濾、洗滌、離心，直至上清液pH為中性，將離心后的樣品置于50℃烘箱干燥；