[发明专利]一种固定化酶载体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种固定化酶载体及其制备方法，属于固定化酶技术领域。本发明将纳米锑掺杂二氧化锡、纳米三氧化二铝掺杂氧化锌、碘和羧酸分散于极性有机溶剂中，得到纳米粉末分散液；所述纳米锑掺杂二氧化锡的质量为纳米锑掺杂二氧化锡和纳米三氧化二铝掺杂氧化锌总质量的70～100％；所述纳米锑掺杂二氧化锡和纳米氧化锌的粒径独立地为10～100nm；将导电金属基体置于所述纳米粉末分散液中，利用电泳法在所述导电金属基体表面沉积金属氧化物薄膜，得到所述固定化酶载体。本发明的固定化酶载体具有降低还原电压，加快反应速率，减少能耗、可再生利用、与酶共价连接、造价便宜的优点，是一种理想的固定化酶载体。

技术领域

本发明涉及固定化酶技术领域，尤其涉及一种固定化酶载体及其制备方法。

背景技术

酶是一类生物催化剂，绝大多数酶的化学本质是蛋白质。与化学催化剂相比，酶具有专一性强、催化效率高、反应条件温和、活性可控等优点。但是由于酶法不稳定性，极易受外部环境影响而失去催化活性。另外，大多数酶具有水溶性，导致其在催化反应后不易与底物和产物分离，不仅影响产物的纯度同时也使酶不能重复利用，导致酶催化在工业应用中由于高成本的制约而无法实现理想的经济效益。

酶的固定化技术的出现提供了克服上述缺点和进行规模化应用的有效途径。固定化酶技术作为酶工程的一个重要分支，即通过物理和化学方法，通过将水溶性酶固定在特定的载体上或将酶限制在一定的空间范围内从而限制酶分子的运动，但仍然允许酶发挥其催化功能且反应后酶可重复使用的一种技术。与游离酶相比，固定化酶在保留水溶性酶优点的同时，具备了可重复利用、活性提高、工艺简单、可规模化应用等优点。

固定化酶载体及酶与载体的固定化工艺是固定化酶的两个关键技术。近年来，随着酶催化反应不断复杂化，多酶催化系统，特别是能提供导电性能的多酶固定系统在载体材料上已被证实是最有效的方法之一，导电性能的独特性使反应酶不仅可以固定在载体材料上，并且可以通过氢气、电能等新能源实现高效辅酶再生功能。

然而现有固定化酶的载体与酶亲和性不高，容易导致催化反应或者循环催化反应过程中酶从载体上脱落，因此大大降低了酶的循环利用次数。比如牛津大学KylieA.Vincent实验室，采用纳米碳粉作为导电酶载体，其实验显示，在反应重复进行四次后，平均脱落率为77％(Reeve HA,Lauterbach L,Lenz O,et al.Inside Back Cover:Enzyme-Modified Particles for Selective Biocatalytic Hydrogenation byHydrogen-Driven NADH Recycling(ChemCatChem 21/2015)[J].ChemCatChem,2015.)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固定化酶载体及其制备方法，本发明的固定化酶载体与酶的亲和性好，负载酶后形成的固定化酶系统具有良好的循环稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种固定化酶载体的制备方法，包括以下步骤：

将纳米锑掺杂二氧化锡、纳米三氧化二铝掺杂氧化锌、碘和羧酸分散于极性有机溶剂中，得到纳米粉末分散液；所述纳米锑掺杂二氧化锡的质量为纳米锑掺杂二氧化锡和纳米三氧化二铝掺杂氧化锌总质量的70～100％；所述纳米锑掺杂二氧化锡和纳米氧化锌的粒径独立地为10～100nm；

将导电金属基体置于所述纳米粉末分散液中，利用电泳法在所述导电金属基体表面沉积金属氧化物薄膜，得到所述固定化酶载体。

优选的，利用电泳法在所述导电金属基体表面沉积金属氧化物薄膜的条件包括：电压为5～20V，时间为10～60分钟。

优选的，所述导电金属基体的电阻为1×10⁵～1×10¹²Ω。