一种固定化脂肪酶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固定化脂肪酶及其制备方法。该固定化脂肪酶的制备方法，是将脂肪酶溶液与是所述脂肪酶溶液重量的３％－６０％的聚合物乳液混合均匀，将得到混合液浸渍无纺布，干燥得到固定化脂肪酶；所述聚合物乳液是聚丙烯酸酯乳液或者溶质为聚丙烯酸酯与聚氨酯的混合乳液。实验证明本发明专利技术的固定化脂肪酶催化性能高，使用寿命长，其连续进行多次催化酯化反应和转酯化反应后，催化效率仍能保持在９０％以上，其催化生产每吨生物柴油所需的固定化酶量≤４ｋｇ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
生物酶的固定化技术是酶工程的核心内容之一，它成功地克服了游离酶在工业化 应用中稳定性差、耐热性差、不能重复利用以及不易与产物分离的缺点。固定化酶在 稳定性和催化活性方面都有很大的提高，其重复利用性又可以大大降低生产的成本。 酶的固定化技术能够改善酶分子催化的微环境，便于酶与底物的接触以及产物的扩 散。另外，固定化载体赋予了固定化酶一定物理性状与机械性能，使其能够方便地应 用于各式生物反应器中，便于实现催化反应的连续化与自动化。固定化酶在有机催化 体系中的应用更凸现了其优越性。酶的固定化效果与载体性质和酶的固定化方法有着 很大的关系，目前常用的酶固定化方法主要包括吸附法、共价结合法、包埋法和交 联法等。几种不同的方法各有其自身的优缺点，不同种类和性质的酶，也往往使用不 同的固定化方法，必要时常常同时使用几种固定化方法。脂肪酶是工业上应用较广的一种酶，它能够在油-水界面上催化水解、酯化、转 酯化、内酯合成、多肽合成及手性化合物的拆分等多种反应，不同来源的脂肪酶在催 化活性和催化专一性上也往往不同。脂肪酶的固定化技术是决定脂肪酶应用的关键， 文献报道已经有多种固定化方法用于脂肪酶的固定化。脂肪酶常用的固定化载体包括 天然多孔材料、各类凝胶、合成树脂和复合改性材料等。现在市场上已经有许多种商 品化的固定化脂肪酶，其中应用最广的是颗粒状固定化脂肪酶，它以合成树脂为载体， 酶分子通过共价结合的方式实现固定化。这种固定化脂肪酶活力较高，酶载量大，使 用寿命长，但是工艺复杂，成本较高，固定化过程酶活损失严重(一般损失60%以 上)，工艺对酶自身纯度要求也很高。此类固定化酶价格很高， 一般在千元/公斤以 上，有的甚至超过万元，不适于市场大规模应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。本专利技术所提供的固定化脂肪酶的制备方法，是将脂肪酶溶液与所述脂肪酶溶液重 量的3%~60%的聚合物乳液混合均匀，将得到混合液浸渍无纺布，干燥得到固定化 脂肪酶；所述聚合物乳液是聚丙烯酸酯乳液或者含聚丙烯酸酯与聚氨酯的混合乳液， 所述混合乳液中聚丙烯酸酯与聚氨酯比例不限，优选质量比的范围是0.5:1 4:1。所述聚合物乳液与所述脂肪酶溶液混合的比例范围可为5%-32%， 5%-8%， 5% — 12 %， 8%—24%， 24%—32%或12%—32%。所述方法中，所述脂肪酶溶液的脂肪酶活力范围为4000 20000U/g溶液，活力 优选为6000-15000U/g溶液。所述方法中，所述脂肪酶溶液与聚合物乳液混合前，先在所述脂肪酶溶液中加入 稳定剂；所述稳定剂为PEG或明胶；所述稳定剂的加入的质量百分浓度为1~5%。。所述方法中，所述聚丙烯酸酯是以丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯 酸异辛酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酸中两种或两种以上为 单体进行聚合反应得到的共聚物；所述聚丙烯酸酯优选为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和 甲基丙烯酸甲酯按质量分数比为2 3: 2~4: 2 6的比例聚合反应得到的共聚物。所述方法中，所述聚氨酯是多异氰酸酯与低聚多元醇的嵌段共聚物；所述低聚多 元醇是聚醚二醇或聚酯二醇，所述低聚多元醇的平均分子质量为0.3 3kDa;所述多 异氰酸酯为芳香族异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯;所述芳香族异氰酸酯优选为甲苯二 异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯，所述脂肪族二异氰酸酯优选为六次亚甲基二异氰酸 酯。所述无纺布的材质为涤纶、丙纶、锦纶或粘胶纤维。当所述固定化脂肪酶为用于 生物反应器的固定化脂肪酶时，所述无纺布优选为30 80g/i^长丝丙纶无纺布。 所述方法中，所述干燥为8(TC以下烘干或自然晾干。所述方法中，所述固定化脂肪酶的含水质量百分含量为10%以下。合理的含水 量有助于保持固定化脂肪酶的催化活性和稳定性。所述方法中，所述聚合物乳液的含固量为20%~60%，其中优选含固量为35%~50 % 。含固量的确定是通过控制乳液合成时单体组成和含量来实现的。所述方法中，所述无纺布浸渍的带液质量为所述无纺布质量的100%~900%。 所述方法中，所述脂肪酶液为脂肪酶配置的溶液或微生物发酵后得到的含有脂肪 酶的液体(如微生物发酵液、微生物发酵液浓縮液或微生物发酵液离心后的上清液)。 本专利技术所提供的固定化脂肪酶是上述方法制备的固定化脂肪酶。 本专利技术的固定化脂肪酶的制备方法工艺操作简单，便于工业化连续性生产，以价 格低廉的无纺布为固定化载体，生产成本大大降低。本专利技术的方法对脂肪酶的纯度等 性质要求不高，对发酵液、发酵离心液、发酵浓縮液和高纯酶粉都能够进行固定化。 本专利技术的聚合物乳液对酶液的活力没有影响；酶液不破坏聚合物乳液自身的乳化性 状。本专利技术所选用的聚合物乳液具有成膜的特性，能够为脂肪酶分子催化提供良好的 微环境。本专利技术的方法使脂肪酶分子通过吸附、交联和包埋等复合方式固定于无纺布纤维上，这种结合方式特别牢固，被固定化脂肪酶无论是催化活性还是重复使用次数都有很大的提高，固定化过程的脂肪酶活损失较少，在25%以内，由不同活力酶液制 得的固定化酶活力也不同，活力一般在10000 130000U/g之间。实验证明本专利技术的固定化脂肪酶催化性能高，使用寿命长，其连续进行多次催化 酯化反应和转酯化反应后，催化效率仍能保持在90%以上，其催化生产每吨生物柴 油所需的固定化酶量《4kg。 附图说明图1为本专利技术固定化脂肪酶多次催化棕榈酸和异辛酯的酯化率。 图2为本专利技术的固定化脂肪酶多次催化油酸和甲醇的酯化率 图3为本专利技术的固定化脂肪酶多次转酯化反应转化率。 具体实施例方式下述实施例所述的方法，如无特别说明，均为常规方法。 下述实施例中的百分含量，如无特别说明，均为质量百分含量。 实施例l、本专利技术固定化脂肪酶的制备及其效果验证1、 本专利技术固定化脂肪酶的制备将假丝酵母Qm^fe/" ^ 99-125在1000L发酵罐中扩大培养，培养基包括豆粕 50g/L、豆油40g/L、 K2HP04lg/L、 KH2P04lg/L、消泡剂3g/L，在28t;下，搅拌半 径0.21!1，搅拌频率175r/min。取发酵液，用橄榄油水解方法(行业标准QB/T 1803-1993) 检测表明发酵液的脂肪酶水解活力为4000U/g发酵液。取上述得到的Ca"JWa ^ 99-125发酵液，经2200g离心取上清液，加入PEG6000， 使其质量百分浓度为2%。，完全溶解后，加入发酵液上清液质量的5%的聚丙烯酸酯 乳液(含固量35%，粘度为305cP，乳液中的聚丙烯酸酯由重量分数比为1: 1: 2 的丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯聚合反应得到的共聚物，聚合物相对分 子质量分布范围为10~50kDa (重均分子量36kDa))搅拌10分钟混匀，然后将涤纶 无纺布(45g/m2)为载体浸渍于液体中20分钟后，取出，通过浸轧得到带液率(携 带液体与无纺布重量的比例)为300%的无纺布，置于50〔烘干至含水量为4%，即 得到固定化脂肪酶。用橄榄油水解方法检测表明，该固定化脂肪酶的活力为 10000U/g。用测定的总活力除以无纺布所吸附酶液的总活力计算固定化过程中的酶活 收率，上述制备固定化脂肪酶酶活收率为76%。2、 本专利技术固定化脂肪酶用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定化脂肪酶的制备方法，是将脂肪酶溶液与是所述脂肪酶溶液重量的３％－６０％的聚合物乳液混合均匀，将得到混合液浸渍无纺布，干燥得到固定化脂肪酶；所述聚合物乳液是聚丙烯酸酯乳液或者溶质为聚丙烯酸酯与聚氨酯的混合乳液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张增伟，张文波，周浩，顾燕松，
申请(专利权)人：北京凯泰新世纪生物技术有限公司，北京中纺化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]