[发明专利]乳液体系固定化脂肪酶及方法

说明书

技术领域

本发明创造属于催化剂制备技术领域，涉及一种在传统固定化酶的基础上，通过构建Pickering乳液体系提高酶在两相反应中的催化性能的方法。

背景技术

酶作为高效催化剂广泛的应用于各种有机反应，为工业生产提供了众多必不可少的中间体。然后游离酶的结构容易受到外界环境的影响，从而影响了催化反应的活性及重复利用过程中的稳定性。酶的固定化技术能够有效改善这个情况，反应完成后经过简单的过滤或离心，酶就可以回收，而且酶活力降低较少，这样就降低了生产成本；而且固定化体系适合于连续化、自动化生产，催化过程容易控制，且产品中不会带进酶蛋白或细胞，改善了后处理过程，提高了酶的利用效率，降低了生产成本。

Yin等人将脂肪酶通过交联法固定在硅镁土上并催化生物柴油合成，反应24h后产物产率达94％，催化剂重复利用10次后还保持有95％的相对活性(BiodieselproductionfromjatrophaoilcatalyzedbyimmobilizedBurkholderiacepacialipaseonmodifiedattapulgite，Bioresour.Technol.，2013，148,202–207)。尽管实现了固定化的初衷，但并没有考虑固定化过程对脂肪酶产生的抑制作用，该催化剂还有很大的提升空间。

Mohammadi等人向载体SBA-15中通过嫁接烷基基团改性后，再利用共价法固定化脂肪酶，将其用于催化合成生物柴油过程中展现了良好的稳定性和催化活性，而且重复利用次数也得到了增加(Rapidandhigh-densitycovalentimmobilizationofRhizomucormieheilipaseusingamulticomponentreaction:applicationinbiodieselproduction，RSCAdv.，2015，5，326-398)。但是在实际应用中很多反应都需要两相条件，限制了酶的应用范围：生物酶大多是水溶性的，底物则往往只溶于有机溶剂，为了促进反应进行保证足够的传质必然需要将体系混合，而酶如果长时间暴露在有机溶剂和处于搅拌状态中又会因为变性而失活，无法充分有效的催化反应进行。

发明内容

本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种乳液体系固定化脂肪酶，解决了现有技术中存在的固定化酶不利于催化双水相反应的问题。所得Pickering乳液体系固定化脂肪酶的含酶周期性介孔硅(periodicmesoporousorganosilicas，PMO)颗粒位于有机溶剂-水的界面处，呈现一种稳定的状态，满足连续催化两相反应的需要。

本发明创造提供的乳液体系固定化脂肪酶，通过包括下述的步骤获得：以特定有机硅为前驱体制备PMO颗粒，并将酶固定在PMO颗粒内，获得含酶PMO颗粒，命名为LP@PMO；然后将LP@PMO置于特定有机溶剂与磷酸缓冲液的混合液中，均质乳化后得到本发明稳定的乳液体系固定化脂肪酶，命名为LP@PE；其中，所述特定有机硅与特定有机溶剂对应关系为下述之一：

(1)当特定有机硅具有式I的结构时，其中，R为烷基或烯基的疏水性基团，特定有机溶剂采用极性在1.0-3.2、与水不互溶的有机溶剂；

(2)当特定有机硅为二(3-(三乙氧基硅基)丙基)二硫或正硅酸烷基酯时，特定有机溶剂采用极性在0.1-1.0、与水不互溶的有机溶剂；

(3)当特定有机硅为聚烷基倍半硅氧烷时，特定有机溶剂采用极性在3.4-4.5、与水不互溶的有机溶剂。

其中，对于上述第(1)组对应关系，所述具有式I的结构的有机硅中，R优选为C₁-C₅的烷基或C₂-C₅的烯基；更优选的选自1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷、1,2-二(三乙氧基硅基)甲烷或1,2-二(三乙氧基硅基)乙烯；所述特定有机溶剂为甲苯或四氯化碳。

其中，对于上述第(2)组对应关系，所述特定有机硅优选为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯，所述特定有机溶剂为庚烷或正己烷。

其中，对于上述第(3)组对应关系，所述聚烷基倍半硅氧烷优选为聚C₁-C₅的烷基倍半硅氧烷，更优选为聚戊基倍半硅氧烷；所述特定有机溶剂为乙酸乙酯。

其中，所述LP@PMO与特定有机溶剂和磷酸缓冲液的混合不受顺序限制，可以先将LP@PMO置于特定有机溶剂中，再加入磷酸缓冲液，也可以先将特定有机溶剂和磷酸缓冲液混合，再向其中加入LP@PMO。