[发明专利]一种固定化脂肪酶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固定化脂肪酶及其制备方法。

背景技术

脂肪酶(lipase，EC3.1.1.3)全称为甘油三酰酯水解酶，其基本功能是催化甘油酯水解为甘油和脂肪酸，能在油-水界面上催化酯的水解或醇解、酯合成、酯交换、内酯合成、多肽合成、高分子聚合物的合成以及手性化合物的拆分等反应。天然的脂肪酶存在稳定性差、易失活、不能重复使用，且反应后混入产品，造成产物分离、纯化困难等问题，解决这些问题的最好办法就是进行酶的固定化。常用的脂肪酶固定化载体有硅藻土、DEAE-Sephadex、氧化铝、硅胶、蚕丝、多孔玻璃、高岭土、膨润土、离子交换树脂、CM-纤维素、DEAE-纤维素、胶原、聚丙烯酰胺、聚亚胺酯泡沫颗粒等。脂肪酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、共价结合法和交联法四大类。

魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan，KGM)是一种高分子非离子型多糖，由D-葡萄糖(Glu)和D-甘露糖(Man)以1∶1.78或1.79的比例组成，Glu和Man通过β-1，4糖苷键连接，在主链上每约68个糖残基存在一个支链，长度为3～4个糖残基，以β-1，3糖苷键连接在Man的C(3)位上。KGM具有可生物降解性，其水溶胶具有粘度高、增稠、胶凝和易成膜等性能，常被用作食品添加剂以及水果和食品的保鲜材料，在生物材料、化工、环保和石油钻探等领域也有重要用途。以KGM为载体固定化微生物细胞和酶已有一些专利报道。专利CN 891097104以KGM为载体共价结合法固定化环糊精葡基转移酶；专利ZL 99113707.8用卡拉胶和魔芋多糖复配胶包埋法固定微生物载体，并将制得的固定化微生物用于核苷酸的制备；专利CN 1053089以魔芋多糖为载体，共价修饰法固定化微生物细胞和酶；此外，还有一些关于KGM固定化葡萄糖淀粉酶、蛋白水解酶、啤酒酵母细胞和β-半乳糖苷酶等的报道，而用于固定化脂肪酶方面却未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种固定化脂肪酶及其制备方法。

本发明所提供的固定化脂肪酶的制备方法，是以魔芋葡甘聚糖为载体，将脂肪酶固定化。

所述将脂肪酶固定化的步骤包括将魔芋葡甘聚糖溶于水，形成魔芋葡甘聚糖溶胶后，加入脂肪酶，混匀摊成薄膜，干燥得到固定化脂肪酶膜。

所述将脂肪酶固定化的步骤还包括用碱液调节魔芋葡甘聚糖的水溶液的pH值范围为6.0-13.0，使所述魔芋葡甘聚糖溶胶脱乙酰基形成凝胶；所述魔芋葡甘聚糖溶胶脱乙酰基的pH值范围优选为8.0-12.0。

所述的调节pH值的碱液可为Ca(OH)₂、Na₂CO₃或Na₃PO₄溶液，优选为Ca(OH)₂溶液。

所述脂肪酶的添加量可为10-100KLU/g载体，优选为30KLU/g载体(KLU指千脂肪酶单位)。

所述魔芋葡甘聚糖溶于水的质量百分比浓度可为1-10％，优选为1-5％。

所述魔芋葡甘聚糖溶液中还可添加有乳化剂。

所述乳化剂的添加量为0-0.01g/g载体。

所述乳化剂可为SP-60、硬脂酸单甘酯或辛葵酸甘油酯，优选为SP-60。

所述固定化脂肪酶膜的厚度为3-5mm。

上述的方法制备的固定化脂肪酶也属于本发明的保护范围。

本发明方法的原理是：KGM吸水溶胀后，能形成高粘度且具有良好成膜性能的溶胶，可以作为固定化微生物细胞或酶的载体，尤其是作为非水相反应酶的载体。在非水相反应体系中，考虑到可能因固定化造成脂肪酶与反应底物之间存在催化阻力，因此本发明在固定化过程中，加入乳化剂以提高酶催化油脂的反应效率。用碱液调节固定化载体体系的pH值(pH6.0-13.0)，使得KGM溶胶脱乙酰基形成耐水凝胶，同时保障脂肪酶活力的最大发挥。

本发明的方法的载体材料KGM价格低廉、载体原料来源广泛，价格便宜；成胶、成膜和耐水性能好，容易制成耐水的膜，所需添加的辅料少，是脂肪酶膜固定化的良好载体。本发明的方法固定化工艺操作简单，不需要特殊的设备，适合大规模工业化操作。

本发明的固定化脂肪酶，具有用其它载体不可比拟的优点，KGM形成的耐水膜除了起固定化作用外，还可以作为酶催化的反应界面、接触界面和分离界面。由固定有脂肪酶的膜所构成的多相膜催化酶反应器，集酶的催化、产物分离、相分离和催化剂回收于一体，在脂肪酶的工业化应用中具有远大的前景。