[发明专利]一种用于固定化酶修复有机污染土壤的微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可修复有机污染土壤的微胶囊，尤其涉及一种用于固定化酶修复有机污染土壤的微胶囊及其制备方法，属于微胶囊领域。

背景技术

固定化酶（immobilized enzyme）是指水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水的但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。在催化反应中以固相状态作用于底物。

微胶囊是一种采用高分子聚合物或其他成膜材料将物质的微粒或微滴包覆所形成的微小容器，其粒径一般在微米至毫米级范围，通常为5-400μm。被包覆的物质成为囊心，壁壳称囊壁，构成囊壁的成膜材料称为壁材或囊材。

将酶用微胶囊包覆后形成的微胶囊固定化酶，由于被催化物质和产物可自由通过囊壁，因而能起到酶催化剂的作用，酶经过微胶囊固定化后，使酶具有如下的优点：1、提高了酶的稳定性，使其可以在恶劣的条件下存活。微胶囊囊壁可将对酶活性和稳定性有影响的抑制因子、有害因子等排除在外，同时还可与一定量的稳定剂、整合剂等一起包埋，进一步增加其耐极端条件的能力；2、通过选择合适的胶囊，可控制酶的释放时间。这对于多阶段加工过程中酶的活力要在后一阶段发挥的情况来说，尤为有用；3、改变微胶囊的表面活性，可使酶具有靶向作用；4、微胶囊固定化酶易于与产物分离可以回收反复使用，改善了后处理过程，提高了利用效率，降低了成本；5、包覆多种酶及其它物质，构成复合酶系统，形成能模拟生物细胞的人造细胞。在选择微胶囊固定化酶的囊壁材料时应考虑所得囊壁孔径的大小，既要能允许被催化物质顺利通过，又要能避免酶的渗透损失。此外，还要着重考虑囊材的毒性，与酶的相容性，以及制备方法对包囊材料的要求。目前，常见的微胶囊固定化酶的囊材有：聚赖氨酸/海藻酸钠、羧甲基纤维素/海藻酸钙、脱乙酰几丁酯/海藻酸钠、聚赖氨酸/脱乙酰几丁酯/海藻酸钠双层膜、脱乙酰几丁酯/羧甲基纤维素、甲基丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸甲酯共聚物、海藻酸钠/聚赖氨酸/海藻酸钠等海藻酸钠类，还有壳聚糖类、聚丙烯酸酸脂类和琼脂类，以及新壁材有孔淀粉、脂质体、改性β-环状糊精等（张黎黎等,微胶囊固定化酶的制备及应用,云南大学学报（自然科学版）,2003,25（增刊）：246-250）。

自从A.M.Sun发明海藻酸钠-聚赖氨酸-海藻酸钠（APA）微胶囊以来，微胶囊技术广泛用于动植物细胞、微生物及酶的固定化、药物控释等领域。王娜等以海藻酸钠、壳聚糖为载体，用微胶囊法固定化木聚糖酶，使得固定化木聚糖酶的贮藏稳定性和重复操作稳定性都有明显提高（王娜等,壳聚糖-海藻酸钠微胶囊固定化木聚糖酶的研究,安徽农业科学,200937(16)7318-73197325）。

利用微胶囊固定化载体材料提供的有利微环境作为缓冲体系，屏蔽土著微生物对酶分解（Cunningham C J,Ivshina I B,Lozinsky V I,et al．Bioremediation of diesel-contaminated soil by microorganisms immobilised in polyvinyl alcohol[J]．International Biodeterioration and Biodegradation，2004，54(2-3):167-174．）和不利土壤条件的侵害作用（Pritchard P H．Use of inoculation in bioremediation[J]．Current Opinion Biotechnology,1992,3(3):232-243．），从而保证酶长时间保持高效性；同时，微胶囊固定化载体作为吸附剂还可以有效地富集土壤中的有机污染物，提高其在载体上的生物有效浓度，从而提升修复效果（钱林波，元妙新，陈宝梁．固定化微生物技术修复PAHs污染土壤的研究进展[J]．2012,33(5):1767-1776）。另外，微胶囊固定化材料还可以起到疏松剂的作用，加快氧气的输送，因而加速有机污染物的矿化作用（Su D,Li P J,Wang X,et al．Biodegradation of benzo[a]pyrene in soil by immobilized fungus［J］．Environmental Engineering Science,2008,25(8):1181-1188．）。因此，微胶囊固定化酶技术以其独特的优势和巨大的应用潜力在土壤有机污染修复中的应用特征非常明显。

发明内容

本发明针对土壤中有机物污染问题，提供了一种用于固定化酶修复有机污染土壤的微胶囊及其制备方法。

由以下按重量份计的组分组成：