[发明专利]一种微球-膜集成酶反应器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述微球-膜集成酶反应器包括载酶微球和膜组件；

所述载酶微球包括微球、所述微球表面的改性层、所述改性层上负载的酶；

所述微球-膜集成酶反应器还包括反冲洗和脉冲逆向流操作元件；

所述载酶微球的填充量为所述膜组件流道空间的50-70%；

所述改性层的材料包括单宁酸和聚电解质，所述聚电解质包括聚乙烯亚胺、聚烯丙基胺及其盐、聚精氨酸或聚谷氨酸中的任意一种或至少两种的组合。

2.如权利要求1所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述膜组件包括管式膜组件、平板式膜组件或中空纤维式膜组件中的任意一种或至少两种的组合。

3.如权利要求2所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述膜组件包括管式膜组件。

4.如权利要求1所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述膜组件中的膜材料包括聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或再生纤维素中的任意一种或至少两种的组合。

5.如权利要求1所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述膜组件中的膜包括微滤膜或超滤膜。

6.如权利要求1所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述单宁酸与微球的质量比为1:5-1:20。

7.如权利要求1所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述单宁酸与聚电解质的质量比为1:2-2:1。

8.如权利要求1所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述酶通过物理吸附或化学共价键负载于改性层上。

9.如权利要求1所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述酶包括水解酶、氧化还原酶或异构酶。

10.如权利要求1所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述酶包括阿洛酮糖异构酶、鼠李糖异构酶、半乳糖苷酶、L-阿拉伯糖异构酶、木糖醇脱氢酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶或右旋糖酐酶。

11.如权利要求1所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述微球的粒径为0.02-3mm。

12.如权利要求1所述的微球-膜集成酶反应器，其特征在于，所述微球的材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、葡甘聚糖、壳聚糖或海藻酸钠中的任意一种或至少两种的组合。

13.如权利要求1-12中任一项所述的微球-膜集成酶反应器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）对微球进行改性，得到表面改性的微球；

（2）对步骤（1）得到的表面改性的微球进行酶固定化，得到载酶微球；

（3）将步骤（2）得到的载酶微球装载入膜组件中，得到所述微球-膜集成酶反应器；

步骤（3）还包括：连接反冲洗和脉冲逆向流操作元件。

14.如权利要求13所述的微球-膜集成酶反应器的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述对微球进行改性的方法包括：将微球与单宁酸和聚电解质的混合溶液混合，反应，即得；

或者，先将微球与单宁酸溶液混合，反应，再与聚电解质溶液混合，所述单宁酸溶液与聚电解质溶液的混合比例为1:2-2:1，反应，即得。

15.如权利要求14所述的微球-膜集成酶反应器的制备方法，其特征在于，所述溶液的溶剂为Tris-HCl缓冲溶液。

16.如权利要求14所述的微球-膜集成酶反应器的制备方法，其特征在于，所述单宁酸在溶液中的浓度为1-10 g/L；所述聚电解质在溶液中的浓度为1-10 g/L。