[发明专利]一种基于疏水修饰明胶微球的脂肪酶界面固定化的方法

说明书

本发明公开了一种基于疏水修饰明胶微球的脂肪酶界面固定化的方法，采用乳液模板法制备包埋脂肪酶的明胶微球，利用脂肪醛疏水改性的交联壳聚糖纳米颗粒修饰明胶微球，增强明胶微球的界面活性，明胶微球能够稳定油水界面形成Pickering乳液，明胶微球包埋的脂肪酶在两相界面可高效催化己酸和己醇合成己酸己酯反应，解决了采用的脂肪酶的生物大分子包埋载体界面活性不足，无法稳定油水界面形成Pickering乳液的问题。

技术领域：

本发明涉及脂肪酶界面固定化的方法，具体涉及一种基于疏水修饰明胶微球的脂肪酶界面固定化的方法。

背景技术：

由于脂肪酶的脂质底物不溶于水，通常需要用有机溶剂增溶底物。为减轻溶剂和极性底物导致的酶变性及失活，许多固定化技术被用于改善脂肪酶在非水环境下的稳定性。

由颗粒稳定的Pickering乳液是一种新型的脂肪酶反应体系。乳液是动力学稳定的两相体系。理论上脂肪酶在水相环境下更有利于保持构象和活性。Pickering乳液可以创造极大的两相界面面积，非常适合作为脂肪酶催化平台。一种较为简单的乳液制备策略是采用界面活性颗粒构建油(有机溶剂)包水型乳液，将脂肪酶封装于水相中，催化有机相中底物反应，并通过调节界面微结构兼顾乳液的界面稳定性(维持大面积两相界面)及界面渗透性(维持高底物/产物传质效率)。但是这种方式下脂肪酶在界面的动态吸附降低了脂肪酶与底物的接触机会，也对脂肪酶构象及活性产生不利影响。另一个乳液制备策略则是借鉴酶固定化理念，将脂肪酶连接于界面活性颗粒，利用颗粒在油水界面的不可逆吸附实现酶的界面富集与固定，具有界面活性的载酶颗粒借助高比表面积的乳液界面平台扩大与底物的接触面积来增强界面催化能力。

在酶的固定化方法中，包埋和包封提供了对酶的微环境的更多保护。蛋白质和多糖等生物大分子包埋酶分子后，对酶具有笼效应(cage effect)和拥挤效应(crowdingeffect)。笼效应可以控制酶的泄漏，拥挤效应能减少酶构象变化。此外，蛋白质具有大量的-COOH和-NH₂，多糖具有大量的-OH和-COOH，对环境变化都能起到一定的缓冲作用。但是目前用于固定化酶的生物大分子载体亲水性较强，界面活性弱。例如中国发明专利(2014107493334)公开了一种可用于高酸值餐厨废弃油脂转化生物柴油的壳聚糖修饰生物炭基固定化酶的制备方法。采用花生壳制成的多孔结构的生物炭，壳聚糖修饰生物炭的孔隙结构，相反电荷的静电吸附促进脂肪酶分子在基质载体上的固定。该专利利用壳聚糖与酶的静电相互作用增强脂肪酶在有机溶剂中的稳定性，但其载体整体是不具有界面活性的。中国发明专利CN1110577利用凝固油相作为内核，脂肪酶和未疏水改性的壳聚糖颗粒共吸附在内核表面，构成核壳结构的微球。脂肪酶位于微球表面，所以对有机酸，有机醇等极性底物的耐受力不强。目前尚未有专利公开对蛋白质或多糖等生物大分子包埋载体的界面活性进行设计与操控，使其能吸附于两相界面。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于疏水修饰明胶微球的脂肪酶界面固定化的方法，采用乳液模板法制备包埋脂肪酶的明胶微球，利用脂肪醛疏水改性的交联壳聚糖纳米颗粒修饰明胶微球，增强明胶微球的界面活性，使明胶微球成为颗粒乳化剂稳定油水界面形成Pickering乳液，明胶微球包埋的脂肪酶在两相界面可高效催化己酸和己醇合成己酸己酯反应，解决了采用的脂肪酶的生物大分子包埋载体界面活性不足，无法稳定油水界面形成Pickering乳液的问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种基于疏水修饰明胶微球的脂肪酶界面固定化的方法，该方法包括以下步骤：