[发明专利]生物矿化型固定脂肪酶的制备方法及其在催化合成OPO中的应用

说明书

本发明涉及一种生物矿化型固定脂肪酶的制备方法及在催化合成OPO中的应用，在磷酸盐缓冲液中，加入脂肪酶和一定比例的氯化钙溶液，随后将混合物静置于1～8℃，得到固定化脂肪酶，并将其应用于催化合成1,3‑二油基‑2‑棕榈酰甘油酯。本发明工艺简单，制备得到的固定化脂肪酶的温度稳定性得到明显提高，用于催化合成1,3‑二油基‑2‑棕榈酰甘油酯时，催化产率高；本发明可以有效改善脂肪酶的热稳定性和催化活性。

技术领域

本发明涉及一种酶的固定化方法，尤其是涉及一种生物矿化型固定脂肪酶的制备及其在催化合成OPO中的应用。

背景技术

酶是催化生物和化学反应的一种蛋白质，其广泛的存在于植物、动物和微生物中。具有催化活性高、选择性强、专一性好、成本低、反应条件温和以及可被生物降解等优点。因此酶在精细化学、药物化学、食品或能源等各个领域都有很高的应用。生物催化过程作为一种合理、高效的转化方法受到了广泛的关注。酶促工艺在支持可持续绿色化工中的发挥了重要作用。然而，天然酶在实际应用中普遍操作和储存稳定性较差、酶的回收和重复利用困难、成本高，而且还会受到反应液的影响。因此，固定化在酶催化中是常用的改善的方法。

在实际应用中，固定化酶在稳定性、生物催化剂负载、可回收性等方面具有优势。固定化是成功实现以酶为基础的工业过程的关键技术，特别是用于生产绿色和可持续能源或生物衍生的催化转化化学品(工业化)。酶的固定化可以改变酶的活性、特异性或选择性，这为增加酶在底物上的可用性提供了一个良好的基础。如今，仿生矿化已被开发为制备仿生材料的便捷方法。

具有纳米尺度特征的有机-无机杂化纳米材料是一类由金属离子和有机组分(蛋白质、多肽、氨基酸到DNA/RNA等生物分子)自组装而成的花状纳米材料。2012年，Zare等人首次发现并报道了一种使用硫酸铜(II)作为无机成分以及包含蛋白质来创建蛋白质-无机杂化纳米花的方法，该成分增强了活性和稳定性。随着技术的不断发展，目前用于制备杂化无机纳米花的无机金属离子也已从Cu²⁺扩展到Co²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺等，可应用于在生物医学领域，包括生物传感、生物催化和癌症治疗等方面。重金属的危害已对人类健康和环境造成潜在危害，引起了全世界的广泛关注,绿色理念是发展化学的根本。自然界中一半以上的生物矿物质是含钙的矿物质，包括骨骼因此，Ca²⁺用来固定酶是更具有生物相容性的。Amjad及其合作者研究了蛋白酶-无机杂化纳米复合材料(alcalase@CaHPO₄)用于大豆分离蛋白水解，提高酶的稳定性和催化能力，并且催化能力是游离酶的1.5倍。Zhang等人研究了一种新型固定化脂肪酶ZC12/Ca₃(PO₄)₂杂化纳米花，该纳米花使kcat/Km值是游离的206％和2.31倍酶活性，并且在较低的温度下比活性更高。Tian等人制备了CaHPO₄-PGUS1杂化纳米复合材料，在最佳条件下，1.2mg的CaHPO₄-PGUS1混合纳米沉淀的固定化效率为71.2％，并具有118％的相对活性。通过上述方法合成的纳米复合材料具有良好的活性和稳定性，又由于Ca²⁺具有很大的生物相容性，在食品工业和生物技术中有很大的应用前景。