[发明专利]一种交联固定化脂肪酶-高分子材料复合物的制备方法及其应用

说明书

本发明属于生物技术领域，具体公开了一种交联固定化脂肪酶‑高分子材料复合物的制备方法及其应用。与传统的酶固定化方法比，该方法首先采用高分子材料对脂肪酶进行修饰作用，然后在室温条件下对修饰后的脂肪酶进行交联固定化制备得固定化脂肪酶‑高分子材料复合物。与现有技术相比，本发明固定化脂肪酶‑高分子材料复合物具有良好的热稳定性、热稳定性，且经过多次重复使用后仍保留较高的催化活力。另外，制备方法简单，能耗低，降低了生产成本，因此，可批量化生产，将本发明固定化脂肪酶‑高分子材料复合物用于制备去污剂、分解油脂、制备生物柴油、拆分手性异构体、合成高聚物、去除纸浆中的树脂或皮革脱脂。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种交联固定化脂肪酶-高分子材料复合物的制备方法及其应用。

背景技术

相比于化学催化剂，作为生物催化剂的酶蛋白在催化活力、选择性与专一性等方面都有着优越的功能特性，可以在温和的反应环境中催化许多复杂的化学过程，因此在许多工业领域中有着广泛的应用，例如：医药中间体合成、分析检测、食品加工过程以及精细化工品制备等。其中，脂肪酶具有较为广泛的底物谱，除了可以催化水解甘油三酯，还可以催化酯化、酯交换、手性拆分等反应，因此被普遍用于去污剂制备、油脂分解、生物柴油制备等领域。但是，在实际工业使用过程中，使用游离的脂肪酶通常会出现催化不稳定、容易失活、与产物较难分离以及不能重复使用等缺点，严重限制了脂肪酶的进一步应用。通过筛选合适的固定化载体与方法，将脂肪酶进行固定化，可以有效解决上述问题。

酶固定化的方法通常分为四种：物理吸附、共价键合、包埋以及交联。使用载体固定化酶时，酶的负载量较低，通常会降低酶催化剂的生产能力。除此之外，为了为各类的催化环境挑选合适的酶固定化载体，会进行大量的筛选优化载体的实验，不仅耗费大量的时间与精力，还会造成固定化成本的增加。交联酶聚集体是一种非载体固定化酶技术，由于其单位体积的催化活性较高且不需要使用昂贵的固定化载体，因此在固定化脂肪酶领域受到了广泛关注。

专利CN103320420A（201310253376.9）公开了一种磁性交联脂肪酶聚集体及其制备方法与应用。该方法将表面带树枝状多胺基的功能基化磁性纳米颗粒与脂肪酶分散在缓冲液中，在低温条件下加入沉淀剂使其沉淀，再使用交联剂对其交联，反应后通过固液分离、洗涤以及冷冻干燥得到磁性交联脂肪酶聚集体。

专利CN107012136A（201710438404.2）公开了一种固定化疏绵状嗜热丝孢菌脂肪酶的方法。该方法在低温环境中，将酶液加入有机溶剂中静置沉淀，取沉淀加入交联剂与大孔吸附树脂振荡进行交联固定化，反应完全后将反应液真空干燥制备固定化疏绵状嗜热丝孢菌脂肪酶。

上述专利都利用戊二醛交联酶蛋白制备固定化脂肪酶，都是先在低温条件下对脂肪酶进行沉淀后，并且使用了磁性纳米颗粒与大孔吸附树脂，造成了脂肪酶固定化成本的增加。而且，酶的催化活力与稳定性在固定化过程中也受到了一定程度的影响，难以在各类催化环境中都保持较高的催化活力，且难以重复使用多次后仍能保持较高的酶活。

申请号201110106886.4公开了一种脂肪酶纳米高分子生物催化颗粒及其制备方法。该方法的核心是采用疏水性试剂甲基丙烯酸缩水甘油酯对脂肪酶表面进行化学修饰，引入碳碳双键基团，然后无需中间产物分离步骤，直接加入含有碳碳双键的乙烯基单体为原料，引发自由基聚合得到目标产物。该方法生产条件温和，制备过程简单，可以有效避免中间修饰步骤的酶活损失，实现高酶活收率，同时显著提高脂肪酶纳米高分子生物催化颗粒的热稳定性，并且新方法简化了中间产物分离步骤，降低生产成本，便于实现大规模工业制备。但是，通过此方法制备的固定化脂肪酶难以在各类反应介质中均保持良好的分散性能，在催化过程中容易出现团聚的现象，使得固定化脂肪酶的催化效率有所降低。

发明内容