[发明专利]PVA膜固定化酶及其制备方法

说明书

本发明提供了一种PVA膜固定化酶及其制备方法。该PVA膜固定化酶包括PVA多孔膜和包埋在PVA多孔膜上的酶，PVA多孔膜为三维结构化PVA多孔膜，酶选自转氨酶、D‑乳酸脱氢酶、环己酮单加氧酶、酮还原酶、烯还原酶、腈水解酶、氨裂解酶、氨基酸脱氢酶、亚胺还原酶、醇脱氢酶、甲酸铵脱氢酶、葡萄糖1‑脱氢酶及它们的突变体中的任意一种。采用三维结构化PVA多孔膜作为载体将酶以包埋的方式固定化，包埋固定化的流程简单、条件温和、比表面积大，酶被包埋固定化在PVA多孔膜中后比较稳定，不容易在使用过程中浸出；所采用的PVA多孔膜的多孔结构能够更好地传递反应物和产物，适用于连续流动生化催化中使用，对酶具有广适性。

本申请是基于申请日为2020年7月16日、申请号为202010683476.5、发明创造名称为 “PVA膜固定化酶及其制备方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及酶固定化技术领域，具体而言，涉及一种PVA膜固定化酶及其制备方法。

背景技术

生物催化正在成为化学品、中间体、精细化学品和最终药物分子制造计划的组成部分。 然而，随着工艺需求的不断扩大，酶应用的效率和经济性变得不可避免。因此，这不仅需要 增强酶活性、特异性和生产力，还需要提高保质期和可回收性，特别是为了促进商业规模应 用的经济可行性。

酶固定平台为生产过程中适宜地整合酶提供了一种优秀的工具。多年来，已经评估了几 种天然和合成载体对的酶固定效率，比如每个平台都根据其应用、经济和优势进行了专门评 估。固定化生物催化剂在有机合成、污染控制和以诊断为目的等领域具有广泛的应用(Enzyme Microb Technol，31,171-8；J Pharm Sci，89,979-90)。

通过将酶固定到固体载体上或固体载体内来实现固定化，由此获得非均相固定化酶系统。 酶可以通过多种方法固定，包括物理方式(载体和酶之间存在微弱的相互作用)以及化学方 式(载体与酶形成共价键)(Analyst，133,697-701；Chem Soc Rev，40,2567-92；柏林海德堡： Springer，95-126。)或两者的组合，从而包含各种功能活性的载体。

酶的物理固定方法包括在膜或膜反应器内、在水不溶性基质上的吸附(物理，离子)比 如在中孔材料上吸附、包含(或凝胶包埋)、用固体膜微囊化、用液膜微囊化、酶促Langmuir-Blodgett膜的形成(Anal Chem，1994；66,1120A-7A)等。在膜包埋或包封的情况下， 所得的酶催化剂取决于膜支持物的性质，例如亲水性、疏水性、反应性官能团密度、孔隙率、 孔径分布、膜厚度、反应器配置等。固定化的固定方法基于酶在膜内的定位，其目的是除了 在操作条件下高度稳定之外还实现酶的更高表达。

目前，采用多孔膜固定化酶的研究有很多，但是，由于不同酶的结构和活性位点的不同， 导致其固定化方法也有不同，比如在采用PVA膜(聚乙烯醇膜)固定脂肪酶时需要采用戊二 醛进行交联，才能达到利用固定化改善脂肪酶稳定性和活性的目的。另外，在利用多孔膜固 定化木聚糖酶、过氧化氢酶、纤维素酶、β-半乳糖苷酶和抗坏血酸氧化酶等酶类时，通常也利 用氨基、羧基、巯基、羟基、咪唑或酚基等基团将多孔膜和酶通过共价键进行结合。由此可 见，现有技术中采用交联剂固定化酶时需要采用高纯度酶，导致固定化方法复杂、酶的负载 量受限。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种PVA膜固定化酶及其制备方法，以解决现有技术中采用 多孔膜固定化酶工艺复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种PVA膜固定化酶，该PVA膜固 定化酶包括PVA多孔膜和包埋在PVA多孔膜上的酶，PVA多孔膜为三维结构化PVA多孔膜，酶选自转氨酶、D-乳酸脱氢酶、环己酮单加氧酶、酮还原酶、烯还原酶、腈水解酶、氨裂解酶、氨基酸脱氢酶、亚胺还原酶、醇脱氢酶、甲酸铵脱氢酶、葡萄糖1-脱氢酶及它们的突变体中的任意一种。

进一步地，上述酶为游离酶或交联酶聚集体。