[发明专利]一种酶-高分子结合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种酶-高分子结合物及其制备方法与应用。 

背景技术

酶催化过程不仅可以在水相体系中进行，也可以在有机相中进行。有机溶剂的使用通常有利于溶解底物，抑制逆反应，并消除水对反应产生的副作用，同时也可能保留或者增加酶催化的化学选择性、区位选择性及立体选择性等优势。然而，大多数在体内具有高催化活性的天然酶在有机溶剂中的活性却非常有限。导致该问题的主要原因之一便是酶在有机溶剂中的溶解度极低，极大地限制了底物与酶的活性位点的接触。通过物理或化学修饰、固定化等方法提高酶制剂在有机溶剂中的溶解度（分散度）从而提高催化活性的研究受到了广泛的关注。其中，纳米生物催化系统表现出了优良的催化性能。 

纳米生物催化系统是指基于酶与多种纳米结构整合的系统，如纳米硅，聚合物纳米凝胶，纳米孔材料，纳米花催化剂，自组装纳米反应器及高分子-酶纳米结合物等等。纳米生物催化系统实现了酶在催化体系中的纳米级分散，对底物与酶之间的传质过程起到了极大地推动作用。 

提高酶的催化效率并实现其回收循环利用是降低酶的使用成本、扩大酶的应用规模的重要基础。在纳米生物催化系统中，在提高酶在有机相中的分散性进而提高活性的同时，酶制剂的回收利用通常较为困难。因此，设计一种制备简单、有机相催化活性高并且易于回收利用的酶催化剂对于有机相生物催化的发展具有重要的意义。 

发明内容

本发明的目的是提供一种酶-高分子结合物及其制备方法与应用。 

本发明提供的制备酶-高分子结合物的方法，包括如下步骤： 

1）将高分子化合物和活化剂溶于有机溶剂中进行氧化反应，反应完毕后加入沉淀剂进行沉淀，所得沉淀即为活化的高分子化合物； 

2）将步骤1）所得活化的高分子化合物和酶于缓冲溶液中进行醛基与氨基的偶联反应，反应0.5-4小时后，加入还原剂进行碳-氮双键的还原反应10-20小时，得到所述酶-高分子结合物。 

上述方法的步骤1）中，所述高分子化合物的平均分子量为500-20000，具体为1100-12600； 

所述高分子化合物具体选自和中的至少一种； 

其中，所述的平均分子量为12,600； 

所述的平均分子量为8,350； 

所述的平均分子量为5,800； 

所述的平均分子量为2,800； 

所述的平均分子量为1,100； 

所述活化剂为能将羟基氧化为醛基的试剂；具体选自铬类氧化剂和高价态碘化合物中的至少一种； 

所述铬类氧化剂具体选自重铬酸吡啶盐和氯铬酸吡啶盐中的至少一种； 

所述高价态碘化合物具体选自戴斯-马丁氧化剂和2-碘酰基苯甲酸中的至少一种； 

所述有机溶剂选自二氯甲烷、氯仿和甲苯中的至少一种； 

所述沉淀剂选自乙醚、石油醚和正己烷中的至少一种； 

所述步骤2）中，所述酶选自南极假丝酵母脂肪酶B（Lipase B Candida antarctica）、褶皱假丝酵母脂肪酶（Lipase from Candida rugosa）、米黑根毛霉脂肪酶（Lipase from Rhizomucormiehei）、疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶（Lipase from Thermomyceslanuginosus）、猪胰腺脂肪酶、胰凝乳蛋白酶（α-Chymotrypsin from bovine pancreas）、乙醇脱氢酶（Alcohol Dehydrogenase equine）、细胞色素C（Cytochrome c from equine heart）、葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase from Aspergillusniger）、辣根过氧化物酶（Peroxidase from horseradish）和漆酶（Laccase from Trametesversicolor）中的至少一种； 

所述酶的酶活及其定义如下： 

所述南极假丝酵母脂肪酶B的酶活为5-15U/mg，具体为9U/mg；酶活力单位U定义为在pH8.0，40°℃条件下，每分钟水解三丁酸甘油酯产生1微摩尔（μmol）丁酸所需的酶量； 

所述褶皱假丝酵母脂肪酶的酶活为≥700U/mg，具体为700-1,000U/mg；酶活力单位U定义为在pH7.2，37°℃条件下，每小时水解三丁酸甘油酯产生1微摩尔（μmol）脂肪酸所需的酶量；