[发明专利]一种壳-核结构固定化酶及其制备方法和应用

说明书

本发明属于固定化酶领域，具体涉及一种壳‑核结构固定化酶及其制备方法和应用。制备方法包括如下步骤：将酶蛋白配制成酶溶液，向酶溶液中添加修饰剂，混匀后反应2‑10h得到表面双键修饰的酶蛋白；然后向双键修饰的酶溶液中添加质量比为，涡旋混匀后，除去溶解氧，依次添加交联剂、引发剂和催化剂，将溶液置于室温下反应1‑5h后，透析纯化，得到壳‑核结构的固定化酶。与传统固定化酶方法相比，本发明实现了在更小尺度上对酶进行固定化，提高了酶的固定化效率，使得最终形成的“壳”结构实现了对所有酶分子的包埋固定，同时得到的固定化酶体系具有较高的酶活保留率、环境稳定性和更广泛的应用领域等诸多优良性质。

技术领域

本发明属于固定化酶领域，具体涉及一种壳-核结构固定化酶及其制备方法和应用。

背景技术

酶是一类高效、专一的生物催化剂，其广泛应用于生物制药、食品加工、环境保护、清洁能源开发等诸多领域。在大力倡导可持续发展的理念下，发展绿色、节能的工业化生产方式以及使用可再生资源和能源的新形势下，酶催化将在大宗商品生产加工、精细化工等方面发挥越来越重要的作用。

酶是由活细胞产生的具有催化活性和高度选择性的特殊有机物(蛋白质，RNA)，其中大多数酶的化学本质为蛋白质。受限于蛋白质自身的特性，酶对环境的变化十分敏感，高温、高压、重金属离子以及过高或过低的pH均可能会使酶丧失活力。因而，对天然酶分子进行固定化，以提高酶的结构稳定性，使其稳定地发挥催化作用就显得很有必要。

传统的固定化酶方法主要包括物理吸附法、共价结合法、交联法和包埋法等。要获得理想的固定化酶，提高固定化酶的活力和稳定性，既要选用高效的固定化方法，又要有理想的固定化载体。传统方法由于其自身的弊端，如物理吸附法固定化酶，其对酶的固载量有限，稳定性差；共价结合法要求结合位点的基团必须不是酶的活性中心，通常获得的固定化酶的酶活回收率低；交联法要求在酶与载体材料结合，反应条件较为剧烈，固定化酶的活性较低；包埋法由于载体材料的网络尺寸难以控制，酶易泄露。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种壳-核结构固定化酶的制备方法。

本发明采用一种基于对单个目标蛋白分子进行精细化固定的策略，该方法是在分子水平上对酶进行固定化，与传统固定化酶方法相比，这种固定化酶技术实现了在更小尺度上对酶进行固定化，提高了酶的固定化效率，使得最终形成的“壳”结构实现了对所有酶分子的包埋固定，同时得到的固定化酶体系具有较高的酶活保留率、环境稳定性和更广泛的应用领域等诸多优良性质。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制得的壳-核结构固定化酶。

本发明的再一目的在于提供上述壳-核结构固定化酶的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种壳-核结构固定化酶的制备方法，包括如下步骤：

(1)蛋白表面的双键修饰：将酶蛋白配制成酶溶液，向酶溶液中添加修饰剂，混匀后，将溶液至于4-30℃下反应2-10h，得到表面双键修饰的酶溶液；其中修饰剂和酶的摩尔比为(5-200)：1；

(2)双键修饰酶蛋白的胶囊化：向步骤(1)双键修饰的酶溶液中添加质量比为1-10倍的单体，其中单体与酶的质量比为(1-10)：1；涡旋混匀后，除去溶解氧，然后，依次添加交联剂、引发剂和催化剂，其中交联剂与酶的质量比为(0.1-1)：1、引发剂与酶的质量比为(0.5-1)：1、催化剂与酶的质量比为(1-2)：1；将溶液置于室温下反应1-5h后，透析纯化，得到“壳-核”结构的固定化酶，该结构中，酶蛋白作为“核”，酶蛋白表面形成的高分子聚合物为“壳”。

为了更好的实现本发明，优选地，步骤(1)所述的酶溶液浓度为1-10mg/mL。