[发明专利]一种酶复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种酶复合材料及其制备方法与应用，所述复合材料按如下方法制备：将咪唑配体与水混合，加入酶液，再添加交联剂，25℃交联反应5‑25min，然后加入六水合硝酸锌水溶液，室温下磁力搅拌30‑150min，4℃静置12h，反应液离心，沉淀干燥，制得酶复合材料；所述咪唑配体为2‑甲基咪唑或2‑氨基苯并咪唑中的一种或两种。本发明酶复合材料的制备方法简单，价格低且效率高，不仅能降解最高浓度为11.87mg/L的三氯甲烷，而且降解时间仅需1.5h，具有高效、快速的特点。

(一)技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种酶@ZIF-8-NH₂材料及其制备方法与应用。

(二)背景技术

酶是一种重要的生物大分子，是一种具有高效的催化能力和高度的催化专一性的生物催化剂，但蛋白质易失活，稳定性低，价格昂贵且难以重复利用，极大地限制了酶在工业上的应用。

酶的固定化可以将酶固定在一个特定区域内，但仍能进行特定的催化反应，与游离酶相比，固定化酶在保持酶高效、专一的优点同时，还呈现稳定性高、分离回收容易、操作连续可控等一系列优点。在众多固定化材料中，金属有机框架(metal-organic framework，MOF)具有高比表面积、可调节的孔径尺寸等优点，是固定化酶的良好载体。其中沸石咪唑酯框架-8(ZIF-8)具有温和的合成条件、高化学和热稳定性和优秀的生物兼容性。在水溶条件下，通过将配体溶液、酶溶液、金属盐溶液混合将酶原位包封在ZIF-8内。

根据以上所述，ZIF-8可以起到保护酶的作用，使得易失活的酶的环境适应性大大提高，减少酶的泄露，增加酶的稳定性。ZIF-8可以选择不同的有机配体从而引入配体上的官能团，让固定化酶结构更稳定，增大ZIFs材料的比表面积，增加与底物的接触面积。通过资料及文献检索，目前还未见有关采用MOF固定化微生物酶的相关报道。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种酶@ZIF-8-NH₂复合材料及其制备方法与在降解卤代烃污染物中的应用，在载体中引入一种新的有机配体和氨基，制备一种酶@ZIF-8-NH₂复合材料，采用化学交联、物理包埋方法结合固定化酶以提高酶活及稳定性，相比于传统微生物降解卤代烃等难降解污染物时间长、效率低等缺点，本发明所提出的酶@ZIF-8-NH₂复合材料能在较短时间内实现卤代烃等难降解污染物的高效、快速降解。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种酶复合材料，特别是酶@ZIF-8-NH₂复合材料，所述复合材料按如下方法制备：将咪唑配体与水混合，加入酶液，再添加交联剂，25℃交联反应5-25min，然后加入六水合硝酸锌水溶液，室温下磁力搅拌30-150min，4℃静置12h，反应液离心，沉淀干燥，制得酶复合材料，即酶@ZIF-8-NH₂复合材料；所述咪唑配体为2-甲基咪唑或2-氨基苯并咪唑中的一种或两种；所述交联剂为戊二醛。

进一步，所述咪唑配体为2-氨基苯并咪唑与2-甲基咪唑以物质的量之比1:4-19的混合，优选1：19，或者2-甲基咪唑。

所述咪唑配体总物质的量与六水合硝酸锌水溶液中六水合硝酸锌物质的量之比为1：0.05-0.25，优选1：0.05。所述酶液中酶质量加入量以咪唑配体总物质的量计为100-500mg/mol，优选250mg/mol；所述戊二醛加入体积终浓度为0.5-2.0％，优选1％。所述水为超纯水，所述超纯水是指电阻率达到18MΩ*cm(25℃)的水。所述水的体积加入量以咪唑配体总物质的量计为300-800mL/mol，优选500mL/mol。所述六水合硝酸锌水溶液投加浓度为0.2975mg/mL。

进一步，所述交联反应是在25℃反应20min；所述磁力搅拌时间为90min。