[发明专利]一种用于固定化酶制备/反应的装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于固定化酶制备/反应的装置及其应用，具体说，是涉及一种既可用于固定化酶的制备，也可用于固定化酶的酶解反应的装置及其具体应用。

背景技术

酶是由生物体内的活细胞产生的一种生物催化剂。酶催化作用具有高效、专一、反应条件温和、无污染等特点，能在机体中的温和条件下，高效率地催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈代谢。由于大多数酶为蛋白质，游离状态时对环境十分敏感，在高温、强酸、强碱、高离子浓度和部分有机溶剂等环境下稳定性差，容易变性，从而降低甚至丧失其催化活性，且酶不能重复使用，进行酶催化反应后，产物中会有残留，不易纯化。为克服这些不足，酶固定化技术于20世纪60年代应运而生并逐步发展起来。

体内酶多与膜类物质相结合并进行特有的催化反应。固定化酶技术是模拟体内酶的作用方式，通过化学或物理的手段，用载体将酶束缚或限制在一定的区域内，使酶分子在此区域进行特有和活跃的催化作用，并可回收及多次重复使用的一种技术。目前，固定化酶的理论和应用研究已取得了许多重要成果，并在食品、医药、化工等领域得到广泛应用。固定化酶与游离酶相比，既保留了酶的催化特性，又克服了游离酶的不足，具有稳定性增强、环境敏感度减小、可重复或连续使用、易与产物分离并减少酶自身降解、适用于多酶反应等优点。

交联法和包埋法是目前最为常用的酶固定化方法，两种方法可单独使用，也可联合使用，以达到提高固定化酶的固定化效率和反复使用率的目的，满足实际生产或科研对固定化酶的要求。

交联法指借助多功能试剂使游离酶的氨基酸残基与双官能团或多官能团交联剂反应而发生交联的固定化方法。常用的双功能试剂有戊二醛、双重氮联苯胺-2-2’-二磺酸等，常用的多功能试剂为甲苯-2-异氰-4-异硫氰，其中应用最广泛的是戊二醛。戊二醛具有两个醛基，均可与酶或蛋白质的游离氨基反应，形成Schiff碱，从而使酶分子交联，制成固定化酶。

包埋法是将酶包埋在多孔载体中使酶固定的方法，其制备工艺简便且条件较为温和。载体不与酶蛋白氨基酸残基反应，很少改变酶的高级结构，可获得较高的酶活力回收率。因此，相对来说，采用包埋法制备的固定化酶具有更大的优势。然而，由于包埋法制备固定化酶常用的载体如明胶、琼脂、琼脂糖、壳聚糖、海藻酸钠等，都具有高粘度的特性，因此制备过程中的成型就成了一个很大的技术问题。现有技术中，固定化酶凝胶颗粒的制备一般采用注射器法，即：用注射器吸取固定化酶凝胶液，逐滴滴入成型剂中成型的方法。实际制备时常因成型过程耗时过多而成为影响生产效率的瓶颈，以致无法实现大规模工业化生产。

由于酶催化反应的诸多优点，近年来，这方面的研究得到深入的开展，特别是双相体系的酶解反应以反应速率快、产率高、副产物少等特点而备受关注。在双相体系进行的酶催化反应过程中，在反应的同时产物从水相中富集到有机相，消除了产物对催化反应的抑制作用，同时减少副产物的生成。但是由于酶在有机溶剂中易失活，所以常以固定化酶的形式进行反应。酶解反应需用特殊的密封反应装置进行操作，市场现有的酶解反应装置价格昂贵，且只能进行单一的酶解反应操作，不能用于固定化酶的生产，设备利用率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于固定化酶制备/反应的装置及其应用，以解决采用包埋法或交联包埋法制备固定化酶时所存在的由于载体粘度大而导致的成型困难、生产效率低下、不能实现规模化生产等技术难题；同时实现该装置能进行固定化酶的单、双相体系的酶解反应，提高装置的利用率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于固定化酶制备/反应的装置，包括：耐压罐体、法兰盖子、设置在法兰盖子上部的进料口和视镜、设置在耐压罐体上部的压缩气体入口和底部的出料口、搅拌装置及加热器，所述的耐压罐体与法兰盖子之间设有O形密封圈；其特征在于：在底部出料口的管道上通过法兰连接有分布器，所述分布器由分布罩和均匀分布有若干圆形通孔的分布板组成；在分布器上方的出料管道上设有阀门A，在阀门A上方的出料管道上设有出料支管，在该出料支管上设有阀门B。

作为优选方案，所述圆形通孔的直径为2.0～5.0mm。

作为优选方案，在所述耐压罐体的外部设有保温套。

作为优选方案，所述进料口和压缩气体入口均设有可密闭的锁盖。

本发明的用于固定化酶制备/反应的装置不仅可用于采用包埋法或交联包埋法制备固定化酶，也可用于固定化酶的单、双相体系的酶解反应。

利用本发明的上述装置进行包埋法制备固定化酶的操作如下：