[发明专利]一种精氨酸消旋酶-无机杂化纳米花催化剂及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及酶工程技术领域，公开了一种精氨酸消旋酶‑无机杂化纳米花催化剂及其制备方法、应用。本发明所涉及的来源于Pseudomonas taetrolens的精氨酸消旋酶与磷酸盐溶液和氯化钙溶液混合反应后，对精氨酸消旋酶进行固定化，得到精氨酸消旋酶‑无机杂化纳米花，并应用于D‑精氨酸的制备中。本发明提供的精氨酸消旋酶‑无机杂化纳米花制备方法简单，很好的保存酶活性，可重复多次利用；成本低廉，更适用于工业生产；在催化反应完成后分离操作简单，可通过离心或过滤直接从反应液去除，无需高温灭活，不影响最终产品的质量。

技术领域

本发明涉及酶工程技术领域，尤其涉及一种精氨酸消旋酶-无机杂化纳米花催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

D-精氨酸是一种非蛋白质氨基酸，自然界含量稀少，具有抗高血压功效、可以抑制癌细胞扩散、降低生长激素和胰岛素释放速率的作用，是合成抗心脑血管疾病药、抗肿瘤药和减肥药的重要中间体。

D-精氨酸是非蛋白质氨基酸，不易通过发酵法制备，目前制备主要的方法是化学法和酶催化法，这两种方法都涉及到L-精氨酸的消旋。化学法消旋的反应条件较为极端，例如强酸碱或高温，同时混旋体的化学拆分存在一系列问题，如拆分效率低、纯度低、手性拆分剂成本高以及环境污染等。酶催化法制备D-精氨酸通常以L-精氨酸为底物，先利用氨基酸消旋酶催化成DL-精氨酸，高温失活氨基酸消旋酶，再利用特定的酶将剩余L-精氨酸催化分解，以便于将D-精氨酸分离，从而实现同时制备D-精氨酸和L-精氨酸衍生物。常见的几种用于拆分的酶有L-精氨酸酶、L-精氨酸脱亚胺酶、L-精氨酸脱羧酶等，分别能催化L-精氨酸生成L-鸟氨酸、L-瓜氨酸及胍基丁胺等，这些L-精氨酸衍生物具有重要生理功能和医用价值。

酶催化法制备D-精氨酸是目前最常使用的方法，通过后续酶法拆分能实现两种化合物的联产，具有底物特异性高、催化效果好、绿色环保等优点。但通过两步催化制备D-精氨酸需要在第一步消旋催化结束后对消旋酶高温失活方能进入第二步酶催化，这种工艺存在三方面的缺陷，一是酶蛋白无法回收利用，提高了酶的成本；二是增加了升温降温的步骤，导致操作工艺、操作时间和能耗都有所增加，尤其是在工业生产规模操作时，导致了成本增加较多；三是在升温过程中，可能会导致不稳定的氨基酸被破坏，对最终的产品质量有所影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种精氨酸消旋酶-无机杂化纳米花催化剂及其制备方法、应用。利用有机无机杂化纳米花技术制备精氨酸消旋酶-无机杂化纳米花催化剂，对精氨酸消旋酶固定化，并将催化剂应用在D-精氨酸的制备中。

本发明的具体技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种精氨酸消旋酶-无机杂化纳米花催化剂，所述催化剂具有纳米花状形貌，以CaHPO₄和Ca₃(PO₄)₂的混合物为载体，负载精氨酸消旋酶。

作为优选，所述精氨酸消旋酶来源为Pseudomonas taetrolens(GenBank：AB096167.1)。

第二方面，本发明提供了一种上述精氨酸消旋酶-无机杂化纳米花催化剂的制备方法，包括以下步骤：向所述精氨酸消旋酶的溶液中加入磷酸盐缓冲溶液混合均匀，加入CaCl₂溶液后静置，得到精氨酸消旋酶-无机杂化纳米花催化剂悬浮液，将悬浮液离心去上清，沉淀水洗后得到精氨酸消旋酶-无机杂化纳米花催化剂。