【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于酶工程，具体涉及一种基于单层mno2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法及应用。
技术介绍
1、在现代生物化学工业中，酶作为一种生物催化剂，因其效率高和特异性强被广泛应用于各种复杂的化学反应。由于游离酶存在稳定性差、回收困难等问题，限制了其在工业化生产中的大规模应用。与游离酶相比，固定化酶具有高稳定性、可重复利用等优势，在工业生产中具有更强的经济效益。基于吸附的酶固定化技术是一种简单的固定化方法，需要的材料和步骤较少，性价比高且易于实施，在大规模的工业生产中，吸附技术往往是酶固定化的首选方法。
2、超薄二维纳米材料是一类具有横向尺寸超过100纳米且厚度小于5纳米的片层状纳米材料，已经被广泛应用于生物医学、靶向治疗、生物传感器、环境修复以及酶的固定化等多个领域。可以设想，单层纳米片可以展现出最多活性位点用于生物分子的结合，是一类理想的酶固定化载体。目前为止，单层二维纳米材料中氧化石墨烯及其衍生物用于酶的固定化研究最为广泛。然而，由于氧化石墨烯表面存在含氧官能团（例如，羰基、羧酸、羟基和烷氧基等），其固定化后往往存在酶活性降低的情况。因此，开发用一种新的单层二维纳米材料用于酶固定化具有重要的意义。
3、mno2是一种常见的过渡金属氧化物，不仅性质独特，而且具有丰富度高、成本低廉和环境友好等特点。已有研究表明，mno2纳米片可以作为核酸、药物和纳米探针的载体。单层mno2纳米片具有最大的表面积和最小的厚度，有望成为酶固定化的有效载体。虽然其他形态的mno2纳米结构，如介孔或空心海胆状结构已被用于酶固定化，
技术实现思路
1、本专利技术是为了克服现有的将酶固定在现有单层二维纳米材料上时容易致使酶的催化效率降低的缺陷，提供了一种基于单层mno2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，并将其应用于催化1,3-二氯-2-丙醇合成手性环氧氯丙烷的工艺中。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种基于单层mno2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，包括以下步骤：
4、（s.1）将十二烷基硫酸钠溶液和硫酸溶液混合于超纯水中并置于油浴中预热，然后加入高锰酸钾溶液，充分反应至得到胶体溶液，继续加热，得到沉淀物；取沉淀物静置过夜并洗涤、重新分散于超纯水中，得到mno2纳米片胶体悬浮液；
5、（s.2）将步骤（s.1）中得到的mno2纳米片胶体悬浮液与纯化后的卤醇脱卤酶溶液混合并调节混合溶液的ph，控温并振荡，反应完全后进行离心、洗涤，得到单层mno2纳米片固定化的卤醇脱卤酶。
6、单层mno2纳米片因其化学稳定性好、比表面积大以及生物相容性良好，成为了一种极具潜力的酶固定化载体。mno2纳米片表面容易通过物理或化学方法进行功能化，可以通过静电相互作用、范德华力和氢键等多种方式与酶分子进行有效结合，而且其广泛的比表面积为酶的固定化提供了众多结合位点。此外，这种材料的层状结构有助于提高固定化酶的负载量，并为酶提供一个稳定的微环境，从而维持其活性和结构稳定性。
7、因此，本专利技术提供了一种基于单层二氧化锰纳米片的酶固定化方法，以来源于土壤放射杆菌 agrobacterium radiobacterad1的卤醇脱卤酶（hhec）为模式酶，通过单层mno2纳米片与酶之间的静电相互作用、范德华力和氢键等多重作用力，实现卤醇脱卤酶的高效固定化，显著提高了酶的负载量和重复利用性，对卤醇脱卤酶的工业应用具有重要意义。
8、作为优选，步骤（s.1）中加入的十二烷基硫酸钠溶液的浓度为50~200 mm；硫酸溶液的浓度为50~200 mm。
9、作为进一步优选，步骤（s.1）中加入的十二烷基硫酸钠溶液的浓度为100 mm；硫酸溶液的浓度为100 mm。
10、作为优选，步骤（s.1）中加入的超纯水的体积为250~300 ml。
11、作为进一步优选，步骤（s.1）中加入的超纯水的体积为283.2 ml。
12、作为优选，步骤（s.1）中置于油浴中预热过程的油浴温度为90~100 ℃，预热时间为10~30 min。
13、作为进一步优选，步骤（s.1）中置于油浴中预热过程的油浴温度为95 ℃，预热时间为20 min。
14、作为优选，步骤（s.1）中加入的高锰酸钾溶液的浓度为10~100 mm。
15、作为进一步优选，步骤（s.1）中加入的高锰酸钾溶液的浓度为50 mm。
16、作为优选，步骤（s.2）中加入的mno2纳米片胶体悬浮液中含有的mno2纳米片的质量浓度为0.1~2 mg/ml。
17、作为进一步优选，步骤（s.2）中加入的体积为1.5 ml的mno2纳米片胶体悬浮液中含有的mno2纳米片的质量为1.5 mg。
18、作为优选，步骤（s.2）中加入的纯化后的卤醇脱卤酶溶液的浓度为1~5 mg/ml。
19、作为进一步优选，步骤（s.2）中加入的纯化后的卤醇脱卤酶溶液的浓度为2 mg/ml。
20、作为优选，步骤（s.2）中调节混合溶液的ph为4~8。
21、作为进一步优选，步骤（s.2）中调节混合溶液的ph为6。
22、作为优选，步骤（s.2）中控温并振荡过程的反应温度为0~10 ℃，振荡速度为500~1000 rpm，反应时间为20~90 min。
23、作为进一步优选，步骤（s.2）中控温并振荡过程的反应温度为4 ℃，振荡速度为800 rpm，反应时间为40 min。
24、如上所述的基于单层mno2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法制备得到的单层mno2纳米片固定化的卤醇脱卤酶在催化1,3-二氯-2-丙醇合成手性环氧氯丙烷中的应用。
25、本专利技术以单层二氧化锰纳米片（single-layer mno2nanosheets）和卤醇脱卤酶（hhec）作为研究对象，将hhec固定在单层 mno2纳米片上，制备出单层mno2纳米片固定化的卤醇脱卤酶。随后，将该固定化酶应用于催化1,3-二氯-2-丙醇（1,3-dcp）合成手性环氧氯丙烷（(s)-ech）的反应中。
26、因此，本专利技术具有以下有益效果：
27、（1）本专利技术制备了单层mno2纳米片，利用单层mno2纳米片比表面积大、相容性好的特性，首次将单层mno2纳米片用于固定化，开发了一种利用单层mno2纳米片固定化酶的新方法；
28、（2）本专利技术优化了单层mno2纳米片固定化卤醇脱卤酶的固定化温度、时间以及固定ph等条件，得到了性能良好的单层mno2纳米片固定化的卤醇脱卤酶；
29、（3）本专利技术制备的单层mno2纳米片固定化的卤醇脱卤酶操作性强、负载率高且重复利用率好，并且可以有效催化1,3-二氯-2-丙醇合成手性环氧氯丙烷。
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1.一种基于单层MnO2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于单层MnO2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（S.1）中加入的十二烷基硫酸钠溶液的浓度为50~200 mM；硫酸溶液的浓度为50~200 mM。
3.根据权利要求1所述的一种基于单层MnO2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（S.1）中加入的超纯水的体积为250~300 mL。
4.根据权利要求1所述的一种基于单层MnO2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（S.1）中置于油浴中预热过程的油浴温度为90~100 ℃，预热时间为10~30 min。
5.根据权利要求1所述的一种基于单层MnO2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（S.1）中加入的高锰酸钾溶液的浓度为10~100 mM。
6.根据权利要求1所述的一种基于单层MnO2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（S.2）中加入的MnO2纳米片胶体悬浮液中含有的MnO2纳米片的质量浓度为0.1~2mg/
7.根据权利要求1所述的一种基于单层MnO2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（S.2）中加入的纯化后的卤醇脱卤酶溶液的浓度为1~5 mg/mL。
8.根据权利要求1所述的一种基于单层MnO2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（S.2）中调节混合溶液的pH为4~8。
9.根据权利要求1所述的一种基于单层MnO2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（S.2）中控温并振荡过程的反应温度为0~10 ℃，振荡速度为500~1000 rpm，反应时间为20~90 min。
10.如权利要求1~9中任意一项所述的基于单层MnO2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法制备得到的单层MnO2纳米片固定化的卤醇脱卤酶在催化1,3-二氯-2-丙醇合成手性环氧氯丙烷中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于单层mno2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于单层mno2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（s.1）中加入的十二烷基硫酸钠溶液的浓度为50~200 mm；硫酸溶液的浓度为50~200 mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于单层mno2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（s.1）中加入的超纯水的体积为250~300 ml。
4.根据权利要求1所述的一种基于单层mno2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（s.1）中置于油浴中预热过程的油浴温度为90~100 ℃，预热时间为10~30 min。
5.根据权利要求1所述的一种基于单层mno2纳米片固定化卤醇脱卤酶的方法，其特征在于，步骤（s.1）中加入的高锰酸钾溶液的浓度为10~100 mm。
6.根据权利要求1所述的一种基于单层mno2纳米片固定化...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑仁朝，许孔亮，田毅，潘鸿鹏，汤晓玲，郑裕国，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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