[发明专利]纳米介孔材料固定化过氧化酶、其作为催化剂的氧化反应方法

说明书

本发明提供一种纳米介孔材料固定化过氧化酶，其采用将过氧化酶镶嵌于纳米介孔材料中，所述纳米介孔材料的孔径为10nm‑20nm之间，孔容为1.000‑2.000cm²/g。本发明所述的纳米介孔材料固定化过氧化酶采用将辣根过氧化物酶直接镶嵌于合适孔径的纳米介孔材料中，保持其催化活性，提高其稳定性。而且由于未采用键合方式固定辣根过氧化物酶，所以其酶活很高，可以反复使用。本发明所述纳米介孔材料固定化过氧化酶作为催化剂用于催化胺类化合物的硝化反应和硫脲的氧化反应，通过摸索得出其适合的反应条件，得出反应产率，使其能够早日应用在工业生产方面。

技术领域

本发明涉及过氧化酶的固定化技术，具体地说，涉及一种纳米介孔材料固定化过氧化酶、以及其作为催化剂的氧化反应方法。

背景技术

众所周知，酶在体外的条件下，极易失活，所以导致其工业化生产有一定的困难。在不同条件下，不适宜的反应环境会导致酶失活或者催化效率低下。因此，如果要进一步开拓辣根过氧化物酶的应用水平，需要提高其稳定性。

而采用将酶进行固定化处理解决了大部分难题。酶的固定化方法有很多种，比如吸附法、交联法、包埋法和共价健法等；吸附法由于相互作用很弱，所以会导致固定化物很容易进入反应液中，不能再加以利用，而共价键、交联等化学的方法，易改变酶活，所以很少用于工业反应。因此，现在开始选择将酶用介孔材料进行处理，将酶保护在介孔材料孔道内，介孔材料的孔道为其提供合适的微环境，使得反应底物能够扩散进入孔道内，被酶催化发生反应，反应完成后，未反应的底物和产物又扩散出去，然后简单的清洗离心或过滤后，可以反复使用固定化酶。

传统的苯胺的硝化一般有三步：保护氨基、硝化、水解。其中采用浓硫酸、浓硝酸作为硝化试剂进行硝化，在碱性条件下进行水解。用这种方法进行苯胺的硝化要求的条件苛刻，产物不易分离开来，选择性低，还会污染环境。

目前，工业上生产二氧化硫脲都采用以硫脲和双氧水为反应物，在催化剂的催化下生成二氧化硫脲。由于硫脲和双氧水的反应是一个可逆反应，当加入的双氧水的量不足时，反应不能完全进行，导致硫脲没有完全反应，产率很低，但是当加入的双氧水过量时，可能让二氧化硫脲进一步氧化，同时设备也会被腐蚀，所以反应在控制物料的配比方面要求很严格。在这个反应中，除了控制反应温度、pH值等条件以外，加入的催化剂多为化学催化剂，如碳酸氢铵、丙酮等，添加剂的配比也要严格控制，所以较为麻烦。而且大量的过氧化氢和多种添加剂造成了生产成本的提高，反应后剩余在的母液，而母液重复利用次数有限，故而导致污染环境。

因此，是否可以采用固定化过氧化物酶作为生物催化剂用于氧化反应中，这样在硝化反应中减少双氧水的用量，使反应平衡向右移动，无需加入添加剂就可以使得产率提高，而且固定化酶可以反复使用，使得在工业生产上节约了成本。这样使得工业生产大大简便，同时节约了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米介孔材料固定化过氧化酶，保持酶的催化活性，稳定性好且可反复使用。

本发明的另一目的是提供上述纳米介孔材料固定化过氧化酶的制备方法。

本发明的另一目的是提供纳米介孔材料固定化过氧化酶在作为催化剂中的应用。

本发明的再一目的是提供纳米介孔材料固定化过氧化酶作为催化剂的氧化反应方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种纳米介孔材料固定化过氧化酶，采用将过氧化酶镶嵌于纳米介孔材料中。

其中，所述过氧化酶为辣根过氧化物酶、木质素过氧化物酶或葡萄糖氧化酶，其酶活为120-185U/mg。

所述纳米介孔材料的孔径为10nm-20nm之间，孔容为1.000-2.000cm²/g。