[发明专利]用于水溶性固定化纤维素酶的pH敏感再生型聚合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及溶解可逆聚合物技术领域，更具体地，涉及pH敏感再生型聚合物技术领域，特别是指一种用于水溶性固定化纤维素酶的pH敏感再生型聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

许多大分子聚合物在环境参数如pH、温度、离子强度和光照等发生改变时，能够在沉淀与溶解之间转换，这些物质就称之为可逆溶解聚合物，也可称为可溶-不可溶聚合物(soluble-insoluble carriers，S-IS)。用这种聚合物来固定化酶就可避免单独使用不溶性载体系统酶-底物的传质阻力，以及可溶性载体系统酶使用后不能回收的缺陷。而且，可逆溶解固定化酶还会对底物表现出更大的亲和力。可逆溶解聚合物的种种优点使得其正受到研究者们越来越多的关注，将其用于固定化纤维素酶显示有前景的应用。

黄月文等人用温敏的聚N-异丙基丙烯酰胺固定化纤维素酶，得到温敏性的固定化纤维素酶。让该固定化纤维素酶重复水解羧甲基纤维素(CMC)，使用5次后仍能保持80％以上的活力(纤维素科学与技术，4(1996)25～30)。Taniguehi等人用一种pH敏感的肠溶衣材料Eudragit L-100固定化纤维素酶，以1，3-二甲氨基丙基-3-乙基碳二亚胺(EDC)作为交联剂，以不溶性的微晶纤维素为底物，进行水解，固定化后纤维素酶的贮藏稳定性有明显提高(Biotechnology and Bioengineering，34(1989)1092～1097)。Yu Zhang等人用EudragitL-100共价固定化纤维素酶，分别以不溶性的微晶纤维素和预处理过的稻秆为底物，5次循环水解后固定化酶的残留活力均保持在初始酶活的50％以上(Bioresource Technology101(2010)3153～3158)。Taniguchi等人还用另一种pH敏感的肠溶衣聚合物材料乙酸琥珀酸羟丙基甲基纤维素(AS-L)共价固定化纤维素酶，用其水解不溶性的玉米秸秆，经过9次反复沉淀-溶解后，固定化酶的酶活剩下约50％(酶活测定方法：水解CMC 20min)(Biotechnology and Bioengineering，39(1992)287～292)。

目前用于固定化纤维素酶的pH敏感聚合物种类不多，因此很有必要开发出更多性能优异，廉价易得的pH敏感聚合物载体。

发明内容

本发明的主要目的就是针对以上存在的问题与不足，提供一种用于水溶性固定化纤维素酶的pH敏感再生型聚合物及其制备方法和应用，该用于水溶性固定化纤维素酶的pH敏感再生型聚合物可逆溶解，且为两亲性聚合物，偏酸偏碱均可以溶解，可用其作为载体来制备水溶性固定化纤维素酶，从而实现纤维素酶的循环利用，此外，还可以和其它的敏感聚合物，如温度敏感或pH敏感聚合物形成两水相，实现酶的相转移催化和产物的分离同时进行，可以有效降低产物的抑制作用，因此具有很广阔的开发应用前景，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种用于水溶性固定化纤维素酶的pH敏感再生型聚合物，其特点是，所述的用于水溶性固定化纤维素酶的pH敏感再生型聚合物的粘均分子量为1.04×10⁴，由甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)和甲基丙烯酸丁酯(BMA)经无规共聚而得到，其中所述甲基丙烯酸、所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和所述甲基丙烯酸丁酯的投料摩尔比为19∶1∶1。

在本发明的第二方面，提供了一种制备上述的用于水溶性固定化纤维素酶的pH敏感再生型聚合物的方法，其特点是，将所述甲基丙烯酸、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和所述甲基丙烯酸丁酯按投料摩尔比19∶1∶1加入溶剂中，再加入引发剂，在惰性气体存在下进行聚合反应得到。简记为聚合物P_MDB。

较佳地，所述溶剂为去离子水，所述引发剂为亚硫酸氢钠和过硫酸铵，所述惰性气体为氮气，所述聚合反应在55℃的温度、转速为180rpm的条件下振荡反应24小时而实现。

较佳地，所述的方法还包括以下后续步骤：分别用无水乙醇洗涤所述聚合反应得到的用于水溶性固定化纤维素酶的pH敏感再生型聚合物，再将其分散于去离子水中，加入氢氧化钠，磁力搅拌充分溶解，过滤处理除去不溶的聚合物，将得到的澄清的聚合物溶液的pH值调节至等电点，离心得到沉淀，室温下真空干燥，得到所述的用于水溶性固定化纤维素酶的pH敏感再生型聚合物的纯品。

在本发明的第三方面，提供了一种可逆溶解固定化纤维素酶，其特点是，采用上述的用于水溶性固定化纤维素酶的pH敏感再生型聚合物固定化纤维素酶而得到。