[发明专利]一种球形酶制品及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种球形酶制品及基于乳化液的球形酶制备方法。

背景技术

酶作为催化剂被广泛应用于工业生产中，从环境应用如污水治理和生物修复、食品和饮料生产等到化学品生产，如此广阔的应用归功于酶的高选择性催化性能，而且在催化过程中酶潜在地降低了介质中的毒性成分或有害副产物，降低了污水污染和能源消耗。然而，催化剂在实际生产中的应用存在许多缺点，除了高成本外还显示出游离酶对温度、pH值、有机溶剂、氧化作用和剪切力的不稳定性，而且游离酶不能被回收利用，导致酶的应用受到限制。

通过酶的固定化可以克服上述问题，但传统有载体固定化方法制备成本相对较高、酶活性损失较大以及载体的存在降低了其对酶的承载量，通过以酶的无载体固定化代替有载体固定化可以大大降低制备成本和增加单位量的酶活性。

目前有许多无载体固定化催化剂研究成果和专利方法，如交联溶解酶、交联酶晶体、交联酶聚集体和交联喷雾干燥酶，尤以交联酶晶体和交联酶聚集体的研究最为广泛。董晓毅利用CLEAs技术对脲酶聚集体进行了固定化，将游离脲酶用硫酸铵沉淀后，以戊二醛作为交联剂对其进行化学交联，得到交联脲酶聚集体；潘力采用气相平衡法对脂肪酶进行结晶化后再以2-甲基-2,4戊二醇为沉淀剂、戊二醛为交联剂制备出交联脂肪酶晶体颗粒应用于不对称有机合成反应中，取得较好效果。

但上述所述几种固定化方法均存在较多缺陷，如CLEC技术要求易于结晶化的高纯度酶，因而制备成本高和应用范围有限；而CLEA技术依赖于酶的初始沉淀，然后再交联，该方法虽然制备成本较低、工艺简单、要求酶纯化到一定程度即可，然而CLEA和CELC技术都存在由于酶颗粒尺寸的增加而引起的扩散限制，造成催化效率不高；另外，现有在油包水乳液中制备交联酶聚集体的方法，制得的酶颗粒较大、孔隙率较小而造成小分子底物向颗粒内部渗透受阻，催化效率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种球形酶制品，以解决现有在油包水乳液中制备交联酶聚集体的方法制得的酶颗粒较大、孔隙率较小的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种基于乳化液体系的球形酶制品的制备方法。

一种球形酶制品，是由下述原料复合而成：

按照以下体积份配比复合，0.4份的酶液、

0.1—0.25份的酶活性位点保护剂、

0.1～0.35份的表面活性剂、

10份的矿物油和

0.1～0.2份的交联剂；

其中酶液为50～100重量份的纯化酶溶解于1体积份的缓冲液中而成。

酶选自脂肪酶或蛋白酶、糖化酶、漆酶等其他酶种。缓冲液选5mmol/L乙醇胺，本发明所提到的缓冲液是根据酶种类来选择的，并根据酶特性调节为所需pH值；缓冲液为市场购买。

进一步的，所述表面活性剂为Span-20。所述交联剂为戊二醛-聚乙烯亚胺共聚物或戊二醛-乙二胺溶液，所述戊二醛-聚乙烯亚胺共聚物为由25%戊二醛溶液与3～5%的聚乙烯亚胺溶液按照体积比1︰1混合而成，所述戊二醛-乙二胺溶液由25%戊二醛与0.33mol/L的乙二胺溶液按照1:1—1︰3的体积比混合而成。其中乙二胺和聚乙烯亚胺的作用是增加酶分子与戊二醛的链接长度，可以控制球形酶的颗粒尺寸。

进一步的，所述酶活性位点保护剂为三丁酸甘油酯.可根据不同酶选择不同的酶活性位点保护剂。本发明所提到的酶活性位点保护剂一般为酶的底物或底物的结构类似物。

进一步的，所述的表面活性剂选自Span-20，添加量优选0.25ml。表面活性剂也可以是其他Span系列及壬基酚聚氧乙烯醚代替。本发明所提到的Span-20为非离子型表面活性剂，其作用是增加酶分子的表面疏水性，以利于酶分子朝着油水相界面处迁移。

一种球形酶制备方法，包括以下步骤：

本发明球形酶制品，是在油包水乳化液体系中形成的。

A、粗酶的纯化：采用超滤浓缩-透析法或离子交换柱法，对粗制酶进行纯化，然后经真空冷冻干燥后作为待固定的纯化酶；

B、乳化液体系：该乳化液体系是由油相和水相组分，其中：

水相组分是体积份为0.4份的酶液和0.1—0.25份的酶活性位点保护剂，其中酶液为50～100重量份的纯化酶溶解于1体积份的缓冲液中而成；

油相组分为0.1～0.35份的表面活性剂和10份的矿物油，可以磁力搅拌5～10min。