[发明专利]核壳结构固定化酶颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种核壳结构固定化酶颗粒及其制备方法，属于固定化酶技术。

背景技术

酶作为一种生物催化剂，因其具有高选择性、催化条件温和、无污染等特点，广泛应用于食品加工、医药和精细化工等行业。但游离酶稳定性差、在受热、酸、碱和有机溶剂等条件下易失活、无法重复使用，并且底物产品通常想成均相混合物，纯化困难，使其难以在工业中更为广泛的应用。而固定化酶技术是目前提高酶使用效率和实现操作连续化最有效的手段之一。

纳米材料由于其结构的特殊性，表现出一些特殊的理化特性和生物学特性，被广泛的应用于生命科学的需要领域，如固定化酶、蛋白质分离、药物载体、生物传感器等。用纳米材料作为固定化酶载体，较传统的而言，具有如下优点：良好的生物相容性；较大的比表面积，能有效地提高载酶量；较小的颗粒直径，具很小的扩散限制，在溶液中易分散。纳米材料作为新型固定化酶载体已经成功应用于多种酶的固定化。

然而，众所周知，随着纳米材料尺寸的之间减小，其回收问题将愈显的明显。目前多采用离心（过滤）、磁性分离和包埋法，然而离心法所需转速通常很高，要在10000r/min以上；磁性分离虽然能节省能源，但目前材料仅局限在铁系，难以扩展固定化酶载体的材料；将纳米颗粒包埋于微米或毫米尺度的载体中虽容易实现回收，但底物产物在载体中的传质阻力明显增加，进而极大的降低了催化活性。因此，开发一种简便、有效地方法制备具高活性、易回收的固定化酶颗粒具有重要意义和应用价值。

发明内容

本发明目的在于提供一种核壳结构固定化酶颗粒及其制备方法，该固定化酶颗粒酶催化活性高，易回收，酶活回收率高，稳定性好，适用范围广。其制备方法过程简单。

本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种核壳结构固定化酶颗粒，其特征在于，该固定化酶颗粒平均粒径为50微米，其核材为正十六烷（油相），壳材为氧化钛纳米颗粒，每克氧化钛纳米颗粒含酸脱氢酶量或含过氧化氢酶量为30~180毫克，该氧化钛纳米颗粒平均粒径为80纳米。

上述固定化酶颗粒的制备方法，其特征在于包括以下特征：

（1）   将精氨酸溶于50mM、pH6.8~7.0的tris-HCl缓冲溶液中，配制浓度为300mM的精氨酸溶液；配制浓度为50 mM的钛的前驱体（titanium (IV) bis(ammonium lactato) dihydroxide）水溶液；将多巴溶于50mM、pH7.0~7.5的tris-HCl缓冲溶液中，配制浓度为2.5mg/ml的多巴溶液，将酸脱氢酶或过氧化氢酶加入到精氨酸溶液中，使得酸脱氢酶或过氧化氢酶浓度维持在0.5mg/ml，然后按体积比1:2将钛前驱体溶液迅速加入到含酸脱氢酶或含过氧化氢酶的精氨酸溶液中，于1500rpm转速下搅拌1min，再向反应液中加入与钛前驱体溶液等体积的多巴溶液，继续搅拌10min。然后在转速为10000r/min下离心分离，离心后用去离子水洗，重复离心-水洗过程，至上清液不含精氨酸，得到含酶纳米颗粒；

（2）   将正十六烷与钛酸丁酯按体积比（10~50）:1混合均匀，按体积比40:1将50mM、pH6.8~7.0的tris-HCl缓冲液迅速加入到正十六烷-钛酸丁酯混合液中，得油水混合液，随后按照油水混合液与含酶纳米颗粒质量比2500:1将油水混合液与含酶纳米颗粒混合，乳化60s，继续搅拌60~120min，得到核壳结构固定化酶颗粒。

本发明提出的制备方法的优点在于：制备方法简便可控，条件温和，避免了极端pH对生物分子结构的破坏，该核壳结构固定化酶颗粒因维持原纳米颗粒的高分散性以及纳米颗粒独有特性，而表现出高的活性，同时油水密度差异使得该固定化酶颗粒回收非常容易，酶活回收率高，稳定性好。

 

附图说明

图1为实施例1制备的核壳结构固定化酶颗粒的光学显微镜照片照片。

图2为实施例2制备的核壳结构固定化酶颗粒的光学显微镜照片照片。

图3为实施例3制备的核壳结构固定化酶颗粒的光学显微镜照片照片。

图4为对比例1制备的含酶纳米颗粒的透射电镜（TEM）照片。

 

具体实施方式

实施例一