[发明专利]经二价锰离子掺杂的磁性固定化青霉素G酰化酶的制备

说明书

本发明涉及一种经二价锰离子掺杂的磁性固定化青霉素G酰化酶的制备，该方法包括以下步骤：⑴制备掺杂二价锰离子的磁性纳米粒子四氧化三铁@β‑环糊精；⑵将3‑缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液与掺杂二价锰离子的磁性纳米粒子四氧化三铁@β‑环糊精混合反应，即得掺杂二价锰离子的磁性纳米粒子四氧化三铁@β‑环糊精‑g‑3‑缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷载体；⑶在磷酸盐缓冲溶液溶解的掺杂二价锰离子的磁性纳米粒子四氧化三铁@β‑环糊精‑g‑3‑缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷载体加入游离青霉素G酰化酶溶液，振荡反应后真空干燥，即得掺杂二价锰离子的磁性固定化青霉素G酰化酶载体。本发明可有效提高酶活回收率。

技术领域

本发明涉及功能材料制备技术领域，尤其涉及经二价锰离子掺杂的磁性固定化青霉素G酰化酶的制备。

背景技术

目前，青霉素 G 酰化酶于20世纪60年代被首次发现，是一种重要的生物催化剂，不仅具有较强的专一性、而且催化效率很高。它可以催化青霉素G钾，使其生成6-氨基青霉烷酸。由于6-氨基青霉烷酸作为半合成青霉素类药物的关键中间体，在抗菌消炎领域占据着巨大的市场。

虽然青霉素 G 酰化酶在催化过程中具有很多优点，但特殊的结构特征，使得游离青霉素 G 酰化酶的构象极不稳定，容易发生构象改变甚至两个亚基的分离。故而，将游离的青霉素 G 酰化酶直接用于催化过程仍存在许多不足，如环境耐受性差，易受温度、pH等的影响而使酶活性显著降低甚至丧失。而且，经催化水解后，青霉素 G 酰化酶难以与底物和产物分离，生产过程难以实现连续操作，这不仅会增加操作难度、延长工艺路线、增加经济成本，还会对产物造成污染。青霉素 G 酰化酶的上述问题，限制了其在生产6-氨基青霉烷酸方面的工业化应用。

目前，固定化青霉素 G 酰化酶研究亟需解决的问题是固定化青霉素 G 酰化酶负载量、酶活回收率、响应速率和重复使用性在高水平上的平衡，尤其酶活回收率。因此，如何设计性能优良的载体，减缓上述各性能指标间的内在矛盾，使固定化青霉素 G 酰化酶在以上四个方面均取得理想结果具有重要研究意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高酶活回收率的经二价锰离子掺杂的磁性固定化青霉素G酰化酶的制备。

为解决上述问题，本发明所述的经二价锰离子掺杂的磁性固定化青霉素G酰化酶的制备，包括以下步骤：

⑴制备掺杂二价锰离子的磁性纳米粒子四氧化三铁@β-环糊精：

在浓度为4mol/L的NaOH溶液中加入磁性纳米四氧化三铁粒子、β-环糊精和二氯化锰，混合均匀后，通入N₂并于80℃搅拌反应1.5h，得到产物A；所述产物A经真空干燥至恒重，即得掺杂二价锰离子的磁性纳米粒子四氧化三铁@β-环糊精；

⑵制备掺杂二价锰离子的磁性纳米粒子四氧化三铁@β-环糊精-g-3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷载体：

将3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液与所述掺杂二价锰离子的磁性纳米粒子四氧化三铁@β-环糊精按1.30g/55mL的比例混合均匀，在氮气保护下，保持20℃恒温，搅拌反应2.5 h，得到产物B；所述产物B经真空干燥至恒重，即得掺杂二价锰离子的磁性纳米粒子四氧化三铁@β-环糊精-g-3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷载体；

⑶制备掺杂二价锰离子的磁性固定化青霉素G酰化酶载体：

将所述掺杂二价锰离子的磁性纳米粒子四氧化三铁@β-环糊精-g-3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷载体与40.0 mM pH = 8.0的磷酸盐缓冲溶液混合，经超声分散后加入2.5 vol.%的游离青霉素G酰化酶溶液，振荡反应后产物C经真空干燥，即得掺杂二价锰离子的磁性固定化青霉素G酰化酶载体。