[发明专利]一种脂肪酶固载树脂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种脂肪酶固载树脂的制备方法，属于树脂材料技术领域。本发明使用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、二乙烯基苯(DVB)和二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)进行三元共聚，其中HEMA中含有大量羟基，保证与酶分子与树脂载体的生物相容性；引入的DVB骨架提供了酶分子催化必要的疏水性并保证了载体的机械强度。在本发明中，悬浮聚合体系中含有致孔剂，所得树脂载体具有孔道结构，在保证脂肪酶的酶载量的同时，能够保证底物和产物的传质效果，有利于脂肪酶充分发挥其催化活性。本发明使用环氧氯丙烷对树脂载体进行改性，能够利用共价结合的方法将脂肪酶与环氧活化树脂载体固定，从而有效避免酶分子的泄漏，提高其重复使用性。

技术领域

本发明涉及树脂材料技术领域，特别涉及一种脂肪酶固载树脂及其制备方法。

背景技术

酶是一种天然的催化剂，它可以高效、专一地进行生物催化，因其独特的生物选择性、化学选择性、立体选择性、区域选择性而被广泛的应用于工业、医药、食品、环境保护、能源开发等领域。但游离酶稳定性差，在酸、碱、高温、高离子强度的条件下构象会发生改变，导致失活；另一方面，单纯游离酶使用后难回收，导致工业成本大大提高。将酶通过包埋法、交联法、物理吸附、共价结合等方法将酶聚集或与载体固定，可以回收重复使用，降低使用成本，延长酶分子的使用寿命，保持酶分子在苛刻条件下有较高的酶活力。

脂肪酶是一种能在油水界面发生催化作用的酶，由于其独特的可移动“盖子”结构，只能在油水界面暴露其活性位点，发挥其催化活性。脂肪酶作为单类酶在全球酶市场所占比重较高，因此脂肪酶的载体制备、固载化方法及其应用成为重点研究的对象。

目前，传统工业化固载脂肪酶树脂主要是以十八烷基的长碳链或其他疏水骨架提供的疏水性物理吸附脂肪酶，其优点是工艺成本低，但不可避免的，疏水性的结合会导致酶分子表面脱水，进而导致酶构象的改变失去活性。目前有研究将介孔氧化硅、氧化石墨烯等材料和酶通过偶联剂连接，达到固载酶的目的，但是这些材料孔道难以调变，较小的孔道导致传质阻力大，不利于酶分子扩散，从而降低酶的负载量和表观活性；当酶载量过高时，由于孔道堵塞，底物和产物传质困难，从而造成酶活性降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种脂肪酶固载树脂及其制备方法，本发明所得脂肪酶固载树脂具有较高的酶载量和酶活性。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种脂肪酶固载树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将包括乙烯基单体的悬浮体系进行进行自由基共聚，得到树脂载体；所述乙烯基单体为甲基丙烯酸羟乙酯、二乙烯基苯和二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述悬浮体系还含有致孔剂和引发剂；

(2)将所述树脂载体与氢氧化钠、二甲基亚砜和水混合，进行溶胀，得到溶胀体系；

(3)将所述溶胀体系与环氧氯丙烷环混合，进行环氧活化，得到环氧活化树脂；

(4)将所述环氧活化树脂与游离脂肪酶溶液混合，进行酶固定化，得到脂肪酶固载树脂。

优选的，所述悬浮体系的获得方法包括以下步骤：

(a)将氯化镁、氯化钠、氢氧化钠与水混合，得到水相；

(b)将乙烯基单体、致孔剂和引发剂混合，得到油相；

(c)在搅拌条件下，将油相加入到水相中；

所述步骤(a)～(b)没有时间顺序的限制。

优选的，所述二乙烯基苯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的质量之和与甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为1:2～4，所述二乙烯基苯和二甲基丙烯酸乙二醇酯的质量比为1:0.3～3；所述致孔剂为环己醇和/或十二醇，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述自由基聚合的温度为72～82℃，时间为5～10h。