[发明专利]壳聚糖包覆磁性纳米颗粒固定化漆酶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种壳聚糖包覆磁性纳米颗粒固定化漆酶及其制备方法和应用，属于固定化酶技术领域。其中，制备方法包括以下步骤：以高岭土、含铁的前驱物、含铜的前驱物、碱源和表面活性剂为原料，用溶剂热法制备出负载在高岭土上的铜铁氧体磁性纳米颗粒CF/K；用壳聚糖CS改性CF/K，得到CF/K‑CS；将CF/K‑CS加入到漆酶溶液中，得到壳聚糖包覆磁性纳米颗粒固定化漆酶CF/K‑CS‑Lac。本发明的有益之处在于：采用壳聚糖包覆的形式对CF/K进行改性，反应条件温和，绿色环保，同时抑制了金属离子的浸出；制备得到的固定化漆酶具有超强的磁响应，在外加磁场下可以从水体中迅速分离富集，节约了能源，降低了成本。

技术领域

本发明涉及一种固定化漆酶及其制备方法和应用，具体涉及一种壳聚糖包覆磁性纳米颗粒固定化漆酶及其制备方法和应用，属于磁性材料固定化酶技术领域。

背景技术

漆酶(Laccase)是一种多铜氧化酶，具有相对较高的氧化还原电位，可以通过使用分子氧作为氧化剂，将多种酚类降解为相对活性的醌类或形成不溶性聚合物。漆酶介导有机污染物的转化具有反应条件温和、催化效率高、底物广谱、操作可控和经济环保等优点，是一种环境友好型“绿色催化剂”。但游离漆酶的工业应用存在一些瓶颈，如成本高、难以重复使用和稳定性低。酶的固定化被认为是实现重复利用和提高游离酶稳定性的理想选择，固定化酶技术具有高效、安全和环保等优点，是降解有机污染物的一种有效方法。目前，已经开发了多种材料作为游离酶的载体，如多孔玻璃、壳聚糖、二氧化硅纳米颗粒、四氧化三铁纳米颗粒等。

文献“Fe₃O₄@MoS₂@PEI-facilitated enzyme tethering for efficient removalofpersistent organic pollutants in water”(Fanpeng an，Yulin Zou，Yixuan Xu，Xiaoyan Liu，Haixia Zhang，Chemical Engineering Journal，2019，375：121947)公开了一种采用水热法制备Fe₃O₄@MoS₂核壳纳米复合材料的方法，并用聚乙烯亚胺(PEI)进行表面功能化修饰。该方法提高了Fe₃O₄的稳定性、增强了载体与酶的静电相互作用与磁性纳米粒子的分散性，从而提高了漆酶的固定化效率。然而，由于该固定化漆酶采用PEI作为间隔臂来固定化漆酶，PEI价格较为昂贵，所以该固定化漆酶存在成本高的缺点，不利于大规模制备。

文献“Synthesis and characterization ofmagnetic nanocomposite ofchitosan/SiO₂/carbon nanotubes and its application for dyes removal”(AbbasiM，Journal ofCleaner Production，2017，145：105-113)公开了一种采用物理吸附固定化漆酶的方法，将漆酶固定在碳纳米管上用于提高漆酶吸附性能，研究表明利用该方法固定化漆酶对染料具有较强的吸附能力，染料在漆酶-碳纳米管表面或内部的扩散速率相对较高。然而，由于该固定化漆酶只采用简单的物理吸附法固定酶，所以存在酶损失量大、回收不方便等缺点。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种成本较低、方便分离回收、能够降解染料废水的固定化漆酶，以及一种反应条件温和、对环境友好、简便易行的制备该固定化漆酶的方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种壳聚糖包覆磁性纳米颗粒固定化漆酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：