[发明专利]一种生物转化用固定化蜗牛酶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物转化用固定化蜗牛酶及其制备方法，属于固定化酶技术领域。

背景技术

蜗牛酶是从蜗牛的嗦囊和消化道中制备的混合酶，它含有纤维素酶，果胶酶，淀粉酶，蛋白酶等20多种酶。蜗牛酶是很有价值的一种酶。它可以用于酵母细胞壁的破碎，因此广泛用于细胞生物学和基因工程学的研究；它可做饲料添加剂，从而提高饲料的消化率；也可用作果汁澄清，橘子脱囊衣，果酱制作等。

蜗牛酶内含常见9种酶：从蜗牛消化腺中发现有纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、阿尔法淀粉酶、甘露糖酶、蔗糖酶、半乳聚糖酶、蛋白水解酶、氨基酸转移酶等多种具有生物活性的混合酶。蜗牛酶能降解几丁质内切酶分解的几丁质产物成单糖，从而使几丁质内切酶的活性得以通过显色反应来测定。

蜗牛酶是一种可以高效控制降解几丁质的一种生物催化剂，反应条件温和、专一性强、催化效率高、副反应少等，在医药、化工、食品、轻工和环境保护等行业应用十分广泛。但是游离蜗牛酶在使用中对环境要求十分苛刻，容易失活，稳定性差，难以重复利用，同时昂贵的价格也限制了其在酶催化领域的应用。

因此在实际应用中通常将蜗牛酶作固定化处理。固定化酶由于其高稳定性、可重用性、易分离等性质被广泛地应用于化学、生物、农业和医药等领域。

蜗牛酶固定化方法主要包括物理吸附法、共价结合法、包埋法和交联法。制备固定化蜗牛酶过程中所采用的固定化技术、载体、介质条件和所催化反应类别会在一定程度上导致酶失活、变性，从而使酶的催化性能或保留活性降低，其中载体所带来的分配效应、空间障碍效应和扩散限制效应是影响固定化酶催化效率的主要因素，因此，探寻可行、有效的固定化载体来增强固定化蜗牛酶的催化性能一直是固定化蜗牛酶研究的热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对固定化蜗牛酶过程中所采用的固定化技术和催化反应类别易导致酶失活、变性，从而使蜗牛酶的催化性能或保留活性降低的问题，本发明提供了一种生物转化用固定化蜗牛酶及其制备方法。

为解决技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种生物转化用固定化蜗牛酶，由磁性Fe₃O₄纳米粒子、隔离层、固定层组成，所述磁性Fe₃O₄纳米粒子表面包裹隔离层，再经固定层修饰隔离层表面并交联固化活性蜗牛酶。

所述磁性Fe₃O₄纳米粒子为10～12重量份六水合氯化铁，4.0～4.8重量份四水合氯化亚铁，25～50重量份质量分数为20%氨水，混合加热至80～90℃反应1～2h制得。

所述隔离层为葡萄糖经水热反应在磁性Fe₃O₄纳米粒子表面形成的碳包覆层。

所述固定层由2～3重量份壳聚糖，10～12重量份正硅酸乙酯，0.1～0.3重量份活性蜗牛酶，0.05～0.08重量份京尼平组成。

所述活性蜗牛酶为蜗牛嗉囊中消化道液的提取物。

一种生物转化用固定化蜗牛酶的制备方法，具体步骤为：

S1.提取活性蜗牛酶；

S2.制备磁性Fe₃O₄纳米粒子；

S3.将磁性Fe₃O₄纳米粒子加入质量分数为5%葡萄糖溶液中，在200～220℃下反应5～6h后过滤洗涤并配制成分散液；

S4.将分散液与壳聚糖、正硅酸乙酯混合搅拌1～2h后，再加入活性蜗牛酶与京尼平，在30～40℃下以300～400r/min搅拌20～30min，冷却至室温后过滤风干得生物转化用固定化蜗牛酶。

本发明的有益技术效果是：

本发明通过六水合氯化铁和四水合氯化亚铁为原料，制得磁性Fe₃O₄纳米粒子作为内核，并用葡萄糖为碳源，在磁性Fe₃O₄纳米粒子表面包覆无定型碳层，再用壳聚糖和正硅酸乙酯水解的纳米二氧化硅修饰碳层表面，形成有利于大尺寸分子和基团的进入的多孔结构，可以增加酶固定化材料的比表面积、提高酶的稳定性和活性，吸附蜗牛酶的同时通过京尼平在酶分子间形成共价键将蜗牛嗉囊中消化道液提取的活性蜗牛酶交联固定。本发明制备的生物转化用固定化蜗牛酶的活性热稳定性和操作稳定性好，酶活性高，可重复使用，具有广阔的应用前景。