【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固定化酶，特别是涉及一种刚性载体固定生物酶在d-塔格糖转化中的应用。
技术介绍
1、d-塔格糖是一种稀有己糖，现有技术中塔格糖的制备方法有化学合成法与生物合成法两种，其中生物合成法是较为常用的将d-半乳糖转化为d-塔格糖的方法。微生物来源l-阿拉伯糖异构酶可以催化d-半乳糖异构化为d-塔格糖，存在的技术问题是l-阿拉伯糖异构酶与d-半乳糖二者配合时由于d-半乳糖与异构酶之间的结合性较差导致催化效率和转化效率均较低，且将微生物来源的l-阿拉伯糖异构酶直接与d-半乳糖混合进行异构化，也不利于二者的分离以及异构酶的重复利用，降低了生产效率的同时提升了生产成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种刚性载体固定生物酶在d-塔格糖转化中的应用，本专利技术利用具有曲面网络结构的刚性载体固定硼，刚性载体中的硼水解络合d-半乳糖配合分布在刚性载体表面的l-阿拉伯糖异构酶促进异构化的有效进行，具有曲面和网络结构的刚性载体有效将l-阿拉伯糖异构酶均匀分散并利用刚性载体的堆叠形成用于容纳d-半乳糖的空间通道，保证对d-半乳糖的有效络合，促进d-塔格糖的转化。
2、为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一种刚性载体固定生物酶在d-塔格糖转化中的应用，包括以下步骤：
3、s1、将固定化于刚性载体的l-阿拉伯糖异构酶置于ph值为7.5至8.5的d-半乳糖水溶液；
4、s2、在异构化的过程中刚性载体中的硼原子水化为【b(oh)3】或者【b(oh)4
5、s3、在60℃至70℃异构化反应48小时至60小时；
6、s4、异构化结束后将反应将固定化于刚性载体的l-阿拉伯糖异构酶过滤分离得d-塔格糖溶液。
7、优选所述刚性载体的制备方法包括以下步骤：
8、s11、将微米级二氧化硅颗粒、壳聚糖、硼酸、戊二醛以及十六烷基三甲基溴化铵搅拌混合均匀，置于反应釜中进行水热反应；
9、s12、水热反应结束后冷却，过滤固体颗粒，得包围二氧化硅颗粒生长的碳-氧化硼网络结构；
10、清洗，干燥；
11、s13、将s12所得包围二氧化硅颗粒生长的碳-氧化硼网络结构氮气保护下热处理，硼渗透至碳形成稳定的连接；
12、s14、将相互渗透成稳定骨架的形成于二氧化硅颗粒表面的碳-氧化硼网络结构置于碱溶液中去除二氧化硅颗粒形成中空网络结构刚性载体。本专利技术通过构建中空的化硼网络结构刚性载体有效分散硼和l-阿拉伯糖异构酶铺展于刚性载体表面从而促进d-半乳糖与l-阿拉伯糖异构酶的接触，从而提升催化效率。
13、本专利技术二氧化硅颗粒为成核中心，刚性载体形成于二氧化硅颗粒表面从而在一定程度限定氧化硼颗粒分布在浅表的位置，刚性载体骨架的堆叠形成三维空间的连通，液相分散在连通的球状碳骨架内和球状碳骨架之间，氧化硼水解络合d-半乳糖提升d-半乳糖固化酶接触的可能性；且由于刚性载体骨架结构稳定，有效提升l-阿拉伯糖异构酶的固定化程度，所得固化酶反复使用，结构稳定可以反复使用。
14、优选将l-阿拉伯糖异构酶、刚性载体以及戊二醛在水溶液中交联，得固定化酶。本专利技术固定化酶的具体过程包括以下步骤：
15、步骤一、将通过水热反应制得的具有氨基的碳骨架载体置于分散有游离的l-阿拉伯糖异构酶的磷酸缓冲液中，其中碳骨架载体与游离的l-阿拉伯糖异构酶的用量比为1g：(1000u至1200u)；
16、均匀分散后静置，l-阿拉伯糖异构酶通过碳骨架的吸附性分布在碳骨架载体的表面；
17、步骤二、将步骤一所得混合体系中加入戊二醛溶液中得酶固化物料，将步骤二所得物料体系置于摇床130rpm至150rpm搅拌6小时至12小时进行固化反应；固化温度为25℃至30℃；戊二醛与刚性载体的质量比为(0.1至0.2)：1；
18、步骤三、过滤分离步骤二所得固体颗粒，使用磷酸缓冲液洗涤后使用去离子水去除固体颗粒表面未结合的酶，得使用碳骨架载体固化的l-阿拉伯糖异构酶。
19、优选l-阿拉伯糖异构酶通过生物发酵制得，酶活性为20000u/l至30000u/l。
20、优选所述固定化酶的活性为500u至600u/g刚性载体。本专利技术通过立体结构的刚性载体固定l-阿拉伯糖异构酶有效提升固定化酶的酶活性。
21、优选s11水热反应的工艺条件如下：
22、时间12小时至18小时；
23、温度180℃至220℃。
24、本专利技术利用壳聚糖凝胶的网络结构有效分散硼酸，在水热过程中壳聚糖与氧化硼混合得含有氨基的碳-氧化硼网络结构。进一步配合后续的热处理形成碳-b之间的键合，从而有效将b固定在刚性载体，提升所得固定化酶的催化稳定性。
25、优选二氧化硅颗粒的粒径为20μm至100μm；
26、壳聚糖与硼酸的质量比为1：(0.2至0.3)；
27、壳聚糖与戊二醛的质量比为1：(0.2至0.3)；
28、壳聚糖与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为1：(0.08至0.15)。
29、本专利技术利用十六烷基三甲基溴化铵配合戊二醛与壳聚糖的交联，促进包覆在二氧化硅颗粒表面的形成，随着水热反应的碳化形成氧化硼固定于碳的网络骨架结构。
30、优选s13热处理的温度为600℃至700℃，热处理时间为3小时至6小时。本专利技术通过热处理有效实现b-c的键合，实现对b的有效固定。
31、优选固定化于刚性载体的l-阿拉伯糖异构酶与d-半乳糖的质量比为刚性载体：d-半乳糖为(0.1至0.2):1。
32、通过采用上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
33、本专利技术提出一种使用刚性载体固定生物酶在d-塔格糖转化中的应用，刚性载体固定生物酶在ph值为7.5至8.5的反应溶液中结构稳定，能够稳定催化48小时至60小时，且在催化的过程中，刚性载体中的硼原子水化为【b(oh)3】或者【b(oh)4】-，【b(oh)3】或者【b(oh)4】-络合d-半乳糖将作为反应物的d-半乳糖通过络合作用吸附至刚性载体的l-阿拉伯糖异构酶附近在60℃至70℃异构化反应；异构化结束后将反应将固定化于刚性载体的l-阿拉伯糖异构酶过滤分离得d-塔格糖溶液，进一步浓缩提纯d-塔格糖结晶得目标产物。
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1.一种刚性载体固定生物酶在D-塔格糖转化中的应用，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种刚性载体固定生物酶在D-塔格糖转化中的应用，其特征在于：所述刚性载体的制备方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种刚性载体固定生物酶在D-塔格糖转化中的应用，其特征在于：将L-阿拉伯糖异构酶、刚性载体以及戊二醛在水溶液中交联，得固定化酶。
4.如权利要求3所述的一种刚性载体固定生物酶在D-塔格糖转化中的应用，其特征在于：L-阿拉伯糖异构酶通过生物发酵制得，酶活性为20000U/L至30000U/L。
5.如权利要求3所述的一种刚性载体固定生物酶在D-塔格糖转化中的应用，其特征在于：所述固定化酶的活性为500U至600U/g刚性载体。
6.如权利要求2所述的一种刚性载体固定生物酶在D-塔格糖转化中的应用，其特征在于：
7.如权利要求2所述的一种刚性载体固定生物酶在D-塔格糖转化中的应用，其特征在于：
8.如权利要求2所述的一种刚性载体固定生物酶在D-塔格糖转化中的应用，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种刚性载体固定生物酶在d-塔格糖转化中的应用，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种刚性载体固定生物酶在d-塔格糖转化中的应用，其特征在于：所述刚性载体的制备方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种刚性载体固定生物酶在d-塔格糖转化中的应用，其特征在于：将l-阿拉伯糖异构酶、刚性载体以及戊二醛在水溶液中交联，得固定化酶。
4.如权利要求3所述的一种刚性载体固定生物酶在d-塔格糖转化中的应用，其特征在于：l-阿拉伯糖异构酶通过生物发酵制得，酶活性为20000u/l至30000u/...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈诺，陈之，陈红辉，
申请(专利权)人：浙江晟格生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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