[发明专利]一种高酶固定量的大孔-大介孔-小介孔三级多孔二氧化硅的制备方法

说明书

一种高酶固定量的大孔‑大介孔‑小介孔三级多孔二氧化硅的制备方法，属于酶固定技术领域。以P123和聚苯乙烯为模板剂，采用间隔自组装法结合水热法制备大孔‑大介孔‑小介孔三级多孔二氧化硅。称取20g质量分数10％的P123水溶液,加入60g去离子水与11.9g质量分数为37％的浓盐酸，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℃水浴锅中磁力搅拌，间隔3.5小时再次加入等量的TEOS，继续水浴24h；水浴结束后将所得溶液转入反应釜，水热陈化24h；反应结束后将所得产物离心、抽滤、洗涤，对干燥后的样品进行煅烧，所得的样品具有三级分布的孔径，并且对于木瓜蛋白酶的固定量最高可达877mg/g。

技术领域

本发明涉及一种高酶固定量的大孔-大介孔-小介孔三级多孔二氧化硅的制备方法，属于酶固定技术领域。

背景技术

天然生物催化剂:酶具有效率高、特异性强、专一性的优点，可应用于生物燃料生产、洗涤剂、食品工业等多种工业领域。尽管酶具有许多吸引人的特性，但游离酶仍有较弱的热稳定性、pH稳定性和回收利用等问题。固定化酶技术的发明则应运而生，其中介孔材料的作为酶固定载体材料展现出强大的应用前景。固定化酶进入载体材料时，并不意味着没有缺点，由于固定化载体和固定化效率低,稳定性差，连续操作设备复杂，酶浸出率高，酶分子扩散受多孔基质内网络的限制，成为制约其发展的主要因素。近年来，具有等级孔隙结构的材料引起了人们的广泛关注。这种复合孔隙结构结合了不同层次孔隙的优点，弥补了单一孔隙的缺点和不足。介孔的存在可以大大增加材料的比表面积，大介孔带来的大孔体积为材料的传递提供了方便。这种双峰型介孔材料因其高比表面积和分级孔径提供了传质方便，并且在酶固定领域也应用越来与广泛。

目前经过多孔载体材料固定化的酶分子，虽然在热稳定性、酸碱稳定性等方面相对于游离酶有所提升，但是还存在固定效率不高，酶浸出的问题，仍未解决。为了提高酶分子的固定效率以及减少酶浸出的现象，本发明提供了一种高酶固定量的大孔-大介孔-小介孔三级多孔二氧化硅的制备方法。这种大孔-大介孔-小介孔三级多孔结构对于酶分子的固定效率大大增加，其中小介孔与大介孔作为外壳层，可以作为酶分子的运输通道，作为酶分子的运输通道，小介孔必须要大于酶分子的尺寸，而大介孔的孔径范围可以达到30nm左右，这可以大大提高分子的运输速度，内部的空心大孔，则是一个天然的酶分子储存“仓库”，酶分子通过外壳层的大小介孔进入空心大孔，同时这种空心大孔也可以作为发生催化反应的场所。本发明通过水热法和协同自组装技术来制备分级多孔二氧化硅酶固定载体材料，通过水热的温度控制材料介孔的大小，通过模板剂聚苯乙烯微球的尺寸来控制空心大孔的范围。

发明内容

本发明提供了一种高酶固定量的大孔-大介孔-小介孔三级多孔二氧化硅的制备方法，用于木瓜蛋白酶分子的固定，这种载体材料大大提高了对木瓜蛋白酶的固定效率，且抑制了酶浸出现象。

1、一种高酶固定量的大孔-大介孔-小介孔三级多孔二氧化硅的制备方法，按下述步骤制备：

(1)将一定量的P123(三嵌段共聚物模板剂)溶于去离子水中，配置成10％质量分数的P123水溶液备用；

(2)称取20g步骤(1)所得溶液,加入60g去离子水与11.9g质量分数为37％的浓盐酸，0.1g的聚苯乙烯微球(PS)，再加入2.55g的正硅酸乙酯(TEOS)并置于水浴锅中，磁力搅拌，保持温度在43℃；

(3)在第一次加入TEOS后，间隔3.5小时再次加入等量的TEOS于步骤(2)所得溶液，继续水浴24h；

(4)水浴结束后将步骤(3)所得溶液转入反应釜，水热陈化24h，保持水热温度在100℃-140℃之间调节；

(5)反应结束后将步骤(4)所得产物离心，去除上层清液，将沉淀反复抽滤、洗涤、离心，直至上清液pH为中性，将离心后的样品置于50℃烘箱干燥；