[发明专利]埃洛石在酶固定载体中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及埃洛石作为一种酶固定载体的应用。

背景技术

酶作为一种天然的高分子催化剂，具有极高的选择性，催化反应条件温和，无污染，但是游离状态的酶对热、强酸、强碱、高离子强度、有机溶剂等稳定性较差，易失活，并且反应后混入催化产物等物质，纯化困难，不能重复使用。而酶经过固定化后可克服以上缺点，同时易于保存，对热、pH等的稳定性也有较大提高，对抑制剂的敏感性降低，有的酶还具备了抗蛋白酶分解的特性。经过固定的酶，在反应完成后经过简单的过滤或离心，酶就可以回收，可以循环使用，而且酶活力降低较少，这样就降低了生产成本。因此，游离酶的固定化技术一直是近来研究的热点。固定酶是应工业生产的需求而产生的，在工业生产、生化制药中得到了广泛应用，并且近来在研究最活跃的生物传感器，废水处理和环境监测方面也得到了应用，为此，研究制备高固定率、高酶活、高稳定性的固定化酶具有很高的应用价值。

常用的固定化酶载体材料有高分子载体、无机载体和复合载体材料，而无机载体材料具有稳定性好、机械强度高、不易被微生物所分解、耐酸碱、成本低、寿命长等优点。国内研究人员在固定化技术方面进行了广泛的研究，也发展了一些独特的固定化技术，载体材料尚未实现大规模的合成。Paul Takhistov用阳极氧化法制备了具有纳米孔的氧化铝，用其吸附青霉素酶制得酶催化生物传感器，纳米级孔结构的存在增强了氧化铝对酶的固定作用；Humphrey H.P.等利用了三种分子筛MCM-41、MCM-48和SBA-15对胰蛋白酶进行了固定化研究；AntonellaPetri等用3-甘油丙基三甲氧基硅烷制得环氧化硅胶，用于固定氯化物、过氧化氢酶；Li Zeng等人通过在磁性Fe₃O₄表面的共聚合成反应制备了树枝状复合磁性粒子(MS型载体)，用简单吸附和戊二醛共价交联的方法固定化猪胰脂肪酶。以上方法所得的固定化酶稳定性均高于游离酶，但是所需的载体都需经人工合成制备，工艺相对复杂，成本很高，因此，研究适于酶固定化的新型载体及相应的酶固定化技术具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种廉价易得、易于工业化且能制备出高固定率，高酶活，高稳定性固定化酶的新型酶固定载体，将其应用于酶固定，并且对不同分子量的酶均可以固定化。

本发明技术方案如下：选用天然矿物——纳米埃洛石为固定化酶载体材料，将其应用于酶固定。

由于埃洛石具有形态完整的中空管状结构，尺寸分布均匀稳定，管长0.5～3μm，管外径约30～80nm，管内径约6～40nm，具有高负电荷表面和能与酶发生反应的羟基官能团，具有高的比表面积和多孔结构，可以大大提高载体和酶之间的结合能力，使载体易和酶相交联从而提高固化率和固定化酶的操作性和稳定性。为此，本发明选用埃洛石作为固定化酶载体材料。

具体应用步骤：首先将埃洛石进行细化处理，用大于200目的筛进行筛分得到埃洛石粉体；将埃洛石粉体与由pH＝5～8的缓冲溶液配制而成的酶液混合，搅拌均匀，于0～35℃温度下，进行固定化反应，然后将混合体系离心沉降、洗涤、干燥，得到固定化酶；或者为更好地提高酶固定效果，可先将埃洛石进行交联改性，即将埃洛石粉体加入到0.5％～7％百分浓度的交联剂溶液中浸泡，而后充分水洗，再加入由pH值＝5～8的缓冲溶液配制而成的酶液进行固定化反应，随后混合体系离心沉降、洗涤、干燥，得到固定化酶。

pH值＝5～8的缓冲溶液为：磷酸缓冲溶液或醋酸盐或醋酸钠/醋酸缓冲溶液。交联剂为：戊二醛等。

本发明首次采用天然矿物埃洛石作为酶固定化的载体，技术关键在于：

1、使用通过200目以上筛分的管状埃洛石粉体作为酶固定材料。

2、选择适合于自由酶的缓冲溶液。

3、调节系统的pH值，pH值对酶固定化过程起至关重要的作用，pH值可以改变酶分子和固定化载体的离子化状态，pH值较低时，固化效果不理想，若pH过高，对酶结构有破坏作用，会导致固定化酶催化活性下降。

4、控制系统的温度，温度对于酶固定化过程也很重要，温度过低，固定率和酶活均不理想，温度过高，会破坏酶的蛋白质结构，导致蛋白质变性，甚至失活。

本发明的优点在于：使用天然矿物为载体原料，廉价易得，稳定性好，机械强度高，易于与产物分离，可回收和反复使用，降低了固定化酶的操作成本；而且载体具有大的比表面积和多孔结构，孔内径6～40nm，纳米级孔结构的存在适合各种酶的固定化，所得固定化酶固定率高，稳定性优良。