[发明专利]一种基于双水相体系仿生矿化过程固定化酶的方法

说明书

本发明公开了一种基于双水相体系仿生矿化过程固定化酶的方法，包括以下步骤：步骤1：甲氧基聚乙二醇‑脲酶共聚物颗粒制备；步骤2：含目标酶双水相体系制备；配置质量百分浓度为0.1～0.4 wt%的酶溶液；将葡聚糖和聚乙二醇加入到酶溶液中充分混合即得所需含目标酶双水相体系；步骤3：固定化目标酶的方解石型碳酸钙制备；在含目标酶双水相体系加入甲氧基聚乙二醇‑脲酶共聚物颗粒充分混合得到混合溶液A；制备尿素和氯化钙的混合溶液B；将混合溶液A与混合溶液B混合充分反应，离心后即得所需固定化目标酶的方解石型碳酸钙；本发明制备得到的固定化酶的方解石型碳酸钙机械强度好，抗剪切力性能好，包封率高，且酶活力保留率高。

技术领域

本发明涉及固定化酶技术领域，具体涉及一种基于双水相体系仿生矿化过程固定化酶的方法。

背景技术

酶的固定化促进酶、底物和产物的分离，实现酶的重复利用，并且降低了操作成本。目前固定化酶的方式主要包括交联法、包埋法和载体结合法。交联法是使用有机交联剂将酶分子交联后形成固定化酶颗粒，然而，有机交联剂常导致酶构象的改变引起酶失活；包埋法是把酶包埋到凝胶微球的网格内，但凝胶遇水易溶胀导致酶的渗漏。载体结合法是将酶与载体通过共价化学键或物理吸附或离子吸附作用结合在一起，其中共价结合易使酶失活，而吸附结合存在吸附平衡导致固载量低且吸附作用力弱，在使用过程中酶易从载体上脱落。酶固载量高、操作条件温和且循环反应中酶不易流失的固定化方法是生物化工领域持续追求的目标。

碳酸钙是一种常见的生物矿化材料，具有比表面积大，机械性能强等优势，常被用于生物医药、食品和固定化酶领域。目前常用的碳酸钙材料固定化酶方法是吸附法、相转变法和油水乳液模板法。然而吸附法存在吸附平衡导致包封率低，且使用过程中酶易从载体上脱落(Zheng Lu,et al.Biomimetic mineralization of calcium carbonate/carboxymethylcellulose microspheres for lysozyme immobilization[J].MaterialsScience and Engineering:C,2012,32(7):1982-1987.)。相转变法在碳酸钙由球霰石转变方解石晶型过程中将目标酶固载住，耗时长达96-140h，且对酶包封率低仅为38％(Masahiro Fujiwara,et al.Encapsulation of proteins into CaCO₃by phasetransition from vaterite to calcite[J].Crystal GrowthDesign,2010,10(9):4030-4037.)。油水乳液模板法因使用小分子表面活性剂和油相溶剂等易使酶失活变性(Masahiro Fujiwara,et al.Calcium carbonate microcapsules encapsulatingbiomacromolecules[J].Chemical Engineering Journal,2008,137:14-22.)。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题提出一种包封率高、生物相容性好、不易使酶失活，酶活力保留率高的基于双水相体系仿生矿化过程生成方解石型碳酸钙晶体固定化酶的方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于双水相体系仿生矿化过程固定化酶的方法，包括以下步骤：

步骤1：甲氧基聚乙二醇-脲酶共聚物颗粒

甲氧基聚乙二醇乙醛和脲酶按照质量比为1:1加入水中，形成混合物水溶液；充分反应后真空干燥即得甲氧基聚乙二醇-脲酶共聚物颗粒；

步骤2：含目标酶双水相体系

配置质量百分浓度为0.1～0.4wt％的酶溶液；将葡聚糖和聚乙二醇加入到酶溶液中充分混合即得所需含目标酶双水相体系；含目标酶双水相体系中葡聚糖质量百分浓度为8wt％，聚乙二醇质量百分浓度为8.5wt％；

步骤3：固定化目标酶的方解石型碳酸钙