一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂及其制备方法和应用，该光酶催化剂以醛基改性氨基化核‑壳结构Fe

【技术实现步骤摘要】
一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于光酶催化剂领域，具体涉及一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
中长链甘油三酯(MLCTs)是由中碳链脂肪酸和长碳链脂肪酸结合于同一甘油分子上而形成。它存在于自然界中，也可以通过人工水解和酯化得到。MLCTs是一种极好的生物惰性能源，同时也是一种很好的控制血糖和增加体内酮的产生，从而促进新陈代谢的物质。由于具有被身体迅速吸收的能力，MLCTs可以用来控制肥胖和用于治疗各种吸收不良疾病。于是MLCTs在开发下一代食品和饮料中的应用开始受到重视。椰子油、棕榈油、橄榄油、樟树油、羊奶、黄油和乳制品脂肪中都含有MLCTs，但含量更小；此外，天然来源的MLCTs还含有一些长链脂肪和其他难以消化的化合物。因此，可以利用脂肪酸和甘油之间的酯化反应等化学途径合成所需的MLCTs。在化学途径合成MLCTs中，生物酶法由于底物特异性和效率更高，操作条件更温和、更容易控制，而且副产物更少，因而比化学方法更加受到人们的青睐。但是生物酶法中所用的游离的脂肪酶不易于与底物分离、容易失活、稳定性差，因此将脂肪酶固定化后可以增加脂肪酶的活力、稳定性和重复利用。中国专利CN108285910A公开了一种固定化脂肪酶生产1,3-甘油二酯的方法，但固定化酶后会导致酶活性的降低，且随着反应时间的延长，脂肪酶的活性显著降低。以磁性Fe3O4纳米颗粒作为核，以ZnO-ZnS异质结构作为壳，构成核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS基底，在该基底表面修饰氨基和醛基作为固定位点来固定脂肪酶，可以形成新型光酶催化剂，通过光促进脂肪酶活性的提高。此类研究未见报道。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂。本专利技术的另一目的在于提供所述磁性载脂肪酶的光酶催化剂的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供所述磁性载脂肪酶的光酶催化剂在中长链甘油三酯制备中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现。一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂，所述光酶催化剂以醛基改性氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS为载体，以脂肪酶为活性成分，载体与脂肪酶质量比为100:(1～10)；所述载体以Fe3O4为核，醛基改性氨基化ZnO-ZnS为壳，核壳质量比1:(10～100)。以上所述的一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按Fe3O4分散于乙醇水溶液中，加入醋酸锌和氢氧化钠水溶液，混合均匀后，离心，分离沉淀，获得Fe3O4@ZnO；再加入硫代乙酰胺，反应，得到Fe3O4@ZnO-ZnS载体；(2)将Fe3O4@ZnO-ZnS载体分散于乙醇水溶液中，加入3-氨基丙基-三乙氧基硅烷，反应，过滤得到氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS基底；将氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS基底分散于磷酸钠缓冲液中，加入戊二醛溶液，搅拌，离心，分离沉淀，冷冻干燥获得醛基改性氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS载体；(3)将醛基改性氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS载体分散于磷酸缓冲溶液中，加入脂肪酶，搅拌，离心，分离固体，冷冻干燥获得具有磁性载脂肪酶光酶催化剂。优选的，步骤(1)所述Fe3O4与乙醇水溶液的质量体积比为1g:1～5mL；所述乙醇水溶液的体积浓度为60～80％；所述醋酸锌的用量为Fe3O4质量的10～100倍；所述氢氧化钠水溶液的用量为Fe3O4质量的5～50倍；所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为20～30％；所述离心是8000～20000rpm离心15～30min；所述硫代乙酰胺的加入量为Fe3O4@ZnO质量的1～5倍；所述反应是60～80℃反应0.5～2h。优选的，步骤(2)所述Fe3O4@ZnO-ZnS载体与乙醇水溶液的质量体积比为1g:1～10mL；所述乙醇水溶液的体积浓度为60～80％；所述3-氨基丙基-三乙氧基硅烷的加入量为Fe3O4@ZnO-ZnS载体质量的1～10倍；所述反应是50～60℃反应5～6h；所述氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS基底与磷酸钠缓冲液的质量体积比为1g:10～100mL；所述磷酸钠缓冲液的pH＝6.5～8；所述戊二醛溶液的加入量为氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS基底质量的0.2～1倍；所述戊二醛溶液的质量浓度为15～25％；所述搅拌是50～500rpm搅拌2～4h，所述离心是8000～20000rpm离心15～30min。优选的，步骤(3)所述醛基改性氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS载体与磷酸缓冲溶液的质量体积比为1g:1～10mL；所述磷酸缓冲溶液的pH＝6.5～8；所述脂肪酶的加入量为醛基改性氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS基底质量的1～10％；所述搅拌是0～4℃、50～500rpm搅拌4～8h,所述离心是8000～20000rpm离心15～30min。优选的，所述Fe3O4的制备包括以下步骤：硫酸亚铁和氯化铁以质量比为1:1～3溶于水中，得混合液；再加热到80～90℃后，加入浓氨水，混合均匀后，8000～20000rpm离心15～30min，分离沉淀，获得Fe3O4；所述混合液中亚铁浓度为0.1～0.5M；所述浓氨水的加入量为混合液中铁质量的0.25～0.5倍。优选的，步骤(3)所述的脂肪酶为Lipozyme435,LipozymeRMIM,LipozymeTLIM，LipaseG50和LipaseF-AP中的一种以上。以上所述的一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂在制备长链甘油三酯中的应用。优选的，所述的应用包括以下步骤；将两种C8～C18脂肪酸以摩尔比1～3:1混合，再与甘油混合，加入磁性载脂肪酶的光酶催化剂，5～100W白炽灯光照10～30min，得中长链甘油三酯；所述C8～C18脂肪酸与甘油的摩尔比为3～5:1；所述磁性载脂肪酶的光酶催化剂的加入量为C8～C18脂肪酸与甘油总质量的1～10％。优选的，所述C8～C18脂肪酸为辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸中的两种。本专利技术的原理：采用沉淀-沉积包裹的方式首先合成具有磁性核-壳结构的Fe3O4@ZnO-ZnS载体，通过氨基和醛基将该载体进行表面修饰得到表面具有多个固定位点的Fe3O4@ZnO-ZnS载体，这就有利于脂肪酶在改性的Fe3O4@ZnO-ZnS载体上共价结合。ZnO具有强氧化能力的光致空穴，ZnS具有大量的光生电子和高度负的还原电位，ZnO和ZnS具有相似的带隙和高电子迁移率；在可见光的条件下，基底当中ZnO-ZnS异质结构作为壳可以产生电子迁移，与脂肪酶发生协同效应，提高中长链甘油三酯的产率。相对于现有技术，本专利技术具有如下的优点及效果：(1)本专利技术对脂肪酶共价固定后，脂肪酶的稳定性提高，为后续的均相反应奠定基础。(2)本专利技术以磁性Fe3O4纳米粒子为核，在外磁场的作用下可以方便、快速地将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂，其特征在于，所述光酶催化剂以醛基改性氨基化核-壳结构Fe

【技术特征摘要】
1.一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂，其特征在于，所述光酶催化剂以醛基改性氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS为载体，以脂肪酶为活性成分，载体与脂肪酶质量比为100:(1～10)；所述载体以Fe3O4为核，醛基改性氨基化ZnO-ZnS为壳，核壳质量比为1:(10～100)。


2.权利要求1所述的一种磁性载脂肪酶的光酶催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按Fe3O4分散于乙醇水溶液中，加入醋酸锌和氢氧化钠水溶液，混合均匀后，离心，分离沉淀，获得Fe3O4@ZnO；再加入硫代乙酰胺，反应，得到Fe3O4@ZnO-ZnS载体；
(2)将所述Fe3O4@ZnO-ZnS载体分散于乙醇水溶液中，加入3-氨基丙基-三乙氧基硅烷，反应，过滤得到氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS基底；将氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS基底分散于磷酸钠缓冲液中，加入戊二醛溶液，搅拌，离心，分离沉淀，冷冻干燥获得醛基改性氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS载体；
(3)将所述醛基改性氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS载体分散于磷酸缓冲溶液中，加入脂肪酶，搅拌，离心，分离固体，冷冻干燥获得具有磁性载脂肪酶光酶催化剂。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述Fe3O4与乙醇水溶液的质量体积比为1g:1～5mL；所述乙醇水溶液的体积浓度为60～80％；所述醋酸锌的用量为Fe3O4质量的10～100倍；所述氢氧化钠水溶液的用量为Fe3O4质量的5～50倍；所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为20～30％；所述离心是8000～20000rpm离心15～30min；所述硫代乙酰胺的加入量为Fe3O4@ZnO质量的1～5倍；所述反应是60～80℃反应0.5～2h。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述Fe3O4@ZnO-ZnS载体与乙醇水溶液的质量体积比为1g:1～10mL；所述乙醇水溶液的体积浓度为60～80％；所述3-氨基丙基-三乙氧基硅烷的加入量为Fe3O4@ZnO-ZnS载体质量的1～10倍；所述反应是50～60℃反应5～6h；所述氨基化核-壳结构Fe3O4@ZnO-ZnS基底与磷酸钠缓冲液的质量体积比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶勇，黄传庆，唐小月，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44