專(zhuān)利名稱(chēng)：用于生物酶固定化的醛基介孔分子篩及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生物酶固定化的醛基介孔分子篩及其制備方法，具體地說(shuō)， 用6°Co-Y射線(xiàn)預(yù)輻照接枝丙烯醛技術(shù)或醛丙基三甲氧基硅烷對(duì)介孔分子篩表面的功 能化修飾，在介孔分子篩表面引入鏈長(zhǎng)較短的醛丙基官能團(tuán)(-CH2-CH2-cho)，然后使生物酶 以共價(jià)結(jié)合方式固定在介孔分子篩表面，提高固定化酶的性能。
背景技術(shù)：
將游離酶直接用于催化過(guò)程存在許多不足，如在高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑中不 穩(wěn)定，容易喪失催化活性；游離酶回收困難，經(jīng)濟(jì)上不合理，還造成產(chǎn)物難以分離提純，嚴(yán)重 影響產(chǎn)品質(zhì)量；生產(chǎn)過(guò)程難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，只能一次性間歇操作等。固定化酶克服了游 離酶的上述不足，不僅保持了游離酶特有的催化特性，還提高了操作穩(wěn)定性，生產(chǎn)過(guò)程易于 實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，反應(yīng)完成后易于與產(chǎn)物分離且可以重復(fù)使用，所得的產(chǎn)品純度高，生產(chǎn)成本 低。因此，酶的固定化一直是催化化學(xué)、生物化學(xué)和材料化學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。固定化酶的常用制備方法可以分為四種包埋法、交聯(lián)法、吸附法和共價(jià)結(jié)合法。 包埋法分為網(wǎng)格型和微囊型兩類(lèi)，可獲得較高的酶活力回收，但必須巧妙設(shè)計(jì)反應(yīng)條件，制 得的固定化酶不適用于大分子底物，一般用于制備固定化細(xì)胞。交聯(lián)法是指先將酶吸附于 不溶性載體上，然后使用雙官能團(tuán)或多功能團(tuán)交聯(lián)劑使酶分子之間進(jìn)行交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)，可得到酶蛋白單位濃度較高的固定化酶，但存在著反應(yīng)條件劇烈、酶活損失等不足。吸 附法包括物理吸附和離子吸附法，具有酶活性中心不易被破壞和酶高級(jí)結(jié)構(gòu)變化較少等優(yōu) 點(diǎn)，但由于酶與載體之間是以離子鍵、范德華力和氫鍵等較弱的作用力相連接，酶容易流 失。共價(jià)結(jié)合法是借助共價(jià)鍵將酶的活性非必需側(cè)鏈基團(tuán)和載體的功能性基團(tuán)進(jìn)行偶聯(lián)制 備固定化酶的方法，因酶與載體之間以共價(jià)鍵相結(jié)合，呈現(xiàn)良好的操作穩(wěn)定性，是目前工業(yè) 上廣泛使用的酶固定化方法。由上述固定化酶的制備方法可知，要想得到性能優(yōu)異的固定化酶，載體必須滿(mǎn)足 以下要求載體表面具有可與酶分子發(fā)生相互作用的功能性基團(tuán)，或可以通過(guò)表面改性進(jìn) 行功能化；載體表面的功能性基團(tuán)數(shù)量及其分布適當(dāng)，而且容易接近；載體必須是多孔物 質(zhì)，具有較高的比表面積；載體具有較大的孔徑，以降低酶催化反應(yīng)過(guò)程中存在的擴(kuò)散阻 力；載體具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。生物酶固定化載體可分為兩類(lèi)無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體。與廣泛使用的有機(jī)載體相 比較，無(wú)機(jī)載體具有更高的機(jī)械強(qiáng)度和較好的化學(xué)穩(wěn)定性，其結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)容易控制，其 突出優(yōu)勢(shì)是負(fù)載的酶經(jīng)焙燒等簡(jiǎn)單處理就可以除去，載體可以重復(fù)使用，這就大大降低了 固定化酶的成本，也避免了已失活的固定化酶的后處理問(wèn)題，減輕了對(duì)環(huán)境的壓力。新型介 孔分子篩具有較大連續(xù)可調(diào)的孔徑、高的比表面積、較大的吸附容量和孔道內(nèi)富含弱酸性 羥基，可以使體積較大的酶分子固定于分子篩介孔中和反應(yīng)產(chǎn)物及時(shí)擴(kuò)散出孔道，保持固 定化酶適宜的微環(huán)境，因而制得的固定化酶具有較高的催化活性，同時(shí)固定化酶的使用溫 度較低，可以避免介孔分子篩普遍存在的水熱穩(wěn)定性差的問(wèn)題，因此，介孔分子篩是一類(lèi)很有發(fā)展前途的酶固定化新型無(wú)機(jī)載體。固定化酶的性能與介孔分子篩的結(jié)構(gòu)(晶型、孔徑、孔容和比表面積)密切相關(guān)。 介孔分子篩的孔徑是影響固定化酶活性的關(guān)鍵因素，當(dāng)介孔分子篩的孔徑大于生物酶的分 子尺寸時(shí)，在酶的固定化過(guò)程中，酶分子就容易進(jìn)入介孔分子篩孔道內(nèi)與表面的功能性基 團(tuán)相結(jié)合，充分利用介孔分子篩的孔容，得到的固定化酶具有較高活性。介孔分子篩的晶 型、孔容和比表面積對(duì)固定化酶活性都有較大影響。由于生物酶分子與介孔分子篩表面弱 酸性羥基之間通常是以較弱的氫鍵作用力相結(jié)合，在使用過(guò)程中一部分酶會(huì)發(fā)生脫落，操 作穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高，如何在基本保持固定化酶活性的前提下，提高固定化酶的操作 穩(wěn)定性，仍需要做進(jìn)一步的研究。固定化青霉素?；?EC 3.5. 1. 11，酶分子尺寸70ax50ax55a )是半合成
3 _內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素生產(chǎn)中最關(guān)鍵的酶，它既能催化青霉素及其擴(kuò)環(huán)酸水解去側(cè)鏈，生產(chǎn)半 合成內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素的重要中間體6-氨基青霉烷酸(6-APA)和7-氨基-3-脫乙酰氧 基頭孢烷酸(7-ADCA)，又能催化6-APA和7-ADCA與側(cè)鏈縮合，生產(chǎn)多種半合成0 -內(nèi)酰胺 類(lèi)抗生素(如 Ampicillin, Amoxicillin, Cephalexin 禾口 Cefadroxil 等)。我國(guó)人口眾多，對(duì)半合成內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素的需求很大，用固定化青霉素酰化 酶工藝生產(chǎn)半合成青霉素是一條低成本的綠色生產(chǎn)工藝，已被列為我國(guó)今后生物醫(yī)藥發(fā)展 的六大重點(diǎn)方向之一。由于基因工程的迅猛發(fā)展，重組青霉素?；敢涯芨咝П磉_(dá)和大量 生產(chǎn)，中科院上海生命科學(xué)院用DNA操作技術(shù)獲得了高產(chǎn)的青霉素?；富蚬こ叹?， 大大降低了游離酶的生產(chǎn)成本。但我國(guó)目前工業(yè)上所用載體全部依賴(lài)進(jìn)口，固定化酶的生 產(chǎn)成本還太高。因此，性能優(yōu)異的固定化載體的合成技術(shù)已成為我國(guó)青霉素?；腹潭ɑ?技術(shù)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，發(fā)展具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的固定化載體合成路線(xiàn)，從根本上擺脫 我國(guó)長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口載體生產(chǎn)固定化酶的被動(dòng)局面，開(kāi)發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半合成內(nèi)酰 胺類(lèi)抗生素酶法工藝，以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)需求和增強(qiáng)產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，從而為我國(guó) 固定化酶技術(shù)的進(jìn)步和抗生素產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。中國(guó)專(zhuān)利CN1320688A公開(kāi)了一種用于青霉素酰化酶固定化的介孔材料。該介孔 材料的最大孔徑為3. 3nm,固定化酶的最高酶活為511U/g，但由于該介孔材料的孔徑比青 霉素?；傅姆肿映叽缧〉枚?，而且通過(guò)利用載體表面的弱酸性羥基與酶分子之間的較弱 氫鍵作用力實(shí)現(xiàn)酶的固定化，因此，得到的固定化酶性能較差。中國(guó)專(zhuān)利CN1935994A公開(kāi)了一種有機(jī)基團(tuán)功能化介孔分子篩酶固定化載體及其 制備方法。通過(guò)用3-含氧縮水甘油基丙基三甲氧基硅烷或氨丙基三乙氧基硅烷和戊 二醛對(duì)介孔分子篩表面的功能化修飾，引入環(huán)氧基或醛基等有機(jī)官能團(tuán)(占載體總質(zhì)量的 2 9% )，然后在溫和條件下以共價(jià)結(jié)合方式固定生物酶分子，獲得的固定化青霉素酰化 酶具有高的催化活性和使用穩(wěn)定性，固定化酶的表觀(guān)活性為1000 2000IU/g，重復(fù)使用10 次后，固定化酶保留90%以上的初始表觀(guān)活性。但由于上述兩種方法引入的有機(jī)官能團(tuán)的 鏈長(zhǎng)比較長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)表面功能化后，介孔分子篩的孔徑、比表面積及孔容均明顯變小，大大降 低了固定化酶的活性。中國(guó)專(zhuān)利CN1580233A公開(kāi)了一種用于酶固定化的介孔反應(yīng)器及其制備方法。這 種介孔反應(yīng)器通過(guò)介孔材料表面的羥基基團(tuán)與酶分子羧基氧原子相互作用，將酶分子固定 在介孔材料孔道內(nèi)，再利用接枝技術(shù)將硅烷偶聯(lián)劑接枝在介孔材料的孔口處，最后利用聚合硅烷偶聯(lián)劑末端的雙鍵聚合，在孔口處形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)這種方法制備的介孔反應(yīng)器 可以有效地將載體的孔口縮小，在抑制酶分子流失的同時(shí)還不會(huì)對(duì)底物和產(chǎn)物造成傳質(zhì)阻 力，因而得到具有高催化活性和高操作穩(wěn)定性的固定化酶。介孔材料選用SBA-15、MCM-41、 MCM-48和FSM中的一種，酶選用豬胰脂肪酶、辣根過(guò)氧化物酶、球蛋白酶、胰島素中的一種。 但該方法在制備固定化酶過(guò)程中使用了大量有機(jī)溶劑，容易使游離酶喪失催化活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可提高固定化酶 的活性和操作穩(wěn)定性的用于生物酶固定化的醛基介孔分子篩的制備方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種用于生物酶固定化的醛基介孔 分子篩的制備方法，其特征在于，該方法是用6°Co-Y射線(xiàn)預(yù)輻照接枝丙烯醛技術(shù)或醛 丙基三甲氧基硅烷對(duì)介孔分子篩表面的功能化修飾，在介孔分子篩表面引入鏈長(zhǎng)較短的醛 丙基官能團(tuán)(-ch2-ch2-cho)。所述的6°Co- y射線(xiàn)預(yù)輻照接枝丙烯醛技術(shù)是將介孔分子篩置于6°Co- y射線(xiàn)中預(yù) 輻照，輻照劑量為24 120kGy，樣品經(jīng)預(yù)輻照后轉(zhuǎn)移至體積百分含量為10 90%的丙烯 醛水溶液中，在30 80°C水浴中反應(yīng)10 30小時(shí)，然后將介孔分子篩過(guò)濾后，在索氏提取 器中用乙醇抽提除去丙烯醛聚合物，再在50 100°C真空烘箱中干燥12 24小時(shí)得到醛 基介孔分子篩。所述的丙烯醛水溶液的體積和介孔分子篩的質(zhì)量比為50 200 1。所述的醛丙基三甲氧基硅烷對(duì)介孔分子篩表面的功能化修飾是將介孔分子 篩和醛丙基三甲氧基硅烷加入甲苯溶液中，在100 120°C加熱回流5 15小時(shí)，然 后將介孔分子篩過(guò)濾后，在索氏提取器中用乙醇抽提除去未反應(yīng)的醛丙基三甲氧基硅 烷，再在50 100°C真空烘箱中干燥12 24小時(shí)得到醛基介孔分子篩。所述的醛丙基三甲氧基硅烷和介孔分子篩的質(zhì)量比為0.3 2 1，所述的甲 苯的體積和介孔分子篩的質(zhì)量比為20 100 1。所述的醛基介孔分子篩可用于青霉素?；?、葡萄糖異構(gòu)酶、葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶、胰蛋 白酶和淀粉酶等水溶性生物酶的固定化，特別適用于青霉素?；傅墓潭ɑ?。用上述方法制備的醛基介孔分子篩的平均孔徑為10 35nm，比表面積為300 600m2/g,孔容在1. 0 2. 5cm7g之間，醛丙基官能團(tuán)占介孔分子篩總質(zhì)量的9. 0 15. 0%， 可用于青霉素?；?、葡萄糖異構(gòu)酶、葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶、胰蛋白酶和淀粉酶等水溶性生物酶的 固定化，特別適用于青霉素?；傅墓潭ɑ?。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的醛基介孔分子篩的制備方法的顯著優(yōu)點(diǎn)在于，通 過(guò)用6°Co-Y射線(xiàn)預(yù)輻照接枝丙烯醛技術(shù)或醛丙基三甲氧基硅烷對(duì)介孔分子篩表面的 功能化修飾，在介孔分子篩表面引入鏈長(zhǎng)較短的醛丙基官能團(tuán)，盡量減少表面功能化過(guò)程 對(duì)于介孔分子篩的孔徑、比表面積和孔容的影響，不需要進(jìn)一步活化就可以直接使生物酶 以共價(jià)結(jié)合方式固定在介孔分子篩表面，提高固定化酶的性能。本發(fā)明所述的醛基介孔分子篩的顯著優(yōu)點(diǎn)之一在于，該醛基介孔分子篩的孔徑比 青霉素?；傅姆肿映叽绱蟮枚?，有利于更多的酶分子進(jìn)入介孔分子篩孔道內(nèi)被固定化， 提高固定化酶的活性。
本發(fā)明所述的醛基介孔分子篩的顯著優(yōu)點(diǎn)之二在于，該醛基介孔分子篩通過(guò)表面 的醛丙基與酶分子中氨基之間形成的共價(jià)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)酶的固定化，提高固定化酶的操作穩(wěn)定 性。


圖1為用6°Co_ Y射線(xiàn)預(yù)輻照接枝技術(shù)對(duì)介孔分子篩表面的醛基功能化及酶的固 定化示意圖；圖2為用Y _醛丙基三甲氧基硅烷對(duì)介孔分子篩表面的醛基功能化及酶的固定化 示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在以下實(shí)施例中，采用下述方法進(jìn)行青霉素?；傅墓潭ɑ?，以及測(cè)定固定化酶 的活性和操作穩(wěn)定性青霉素酰化酶的固定化稱(chēng)取0. lg載體與6. OmL經(jīng)pH = 7. 8的磷酸鹽緩沖溶液 稀釋的青霉素?；溉芤?VbuffCT/VmzyM = 2 1)混合，放入30°C的水浴搖床中固定化18 小時(shí)后進(jìn)行離心分離，所得固體用pH = 7. 8的磷酸鹽緩沖溶液多次洗滌后進(jìn)行活性測(cè)定。固定化酶的活性測(cè)定(青霉素G鉀鹽水解制備6-APA)在37°C的溫度下，將上述 固定化酶與lOOmL 4襯％的青霉素G鉀鹽水溶液(用0. lmol/L pH = 7. 8磷酸鹽緩沖溶液稀 釋)均勻混合，然后用濃度為0. lmol/L的NaOH溶液滴定，使混合溶液的pH值保持在7. 8， 記錄10分鐘內(nèi)NaOH的消耗量。然后用以下公式來(lái)計(jì)算固定化酶的活性A (IU/g) = VNa0HXCNa0HX 103/ (mXt)其中A代表固定化酶的活性;VNa0H代表NaOH消耗量(ml) ；C,^代表NaOH濃度 (mol/L) ；m代表載體干重(g) ；t代表測(cè)試所用時(shí)間(min)。固定化酶的操作穩(wěn)定性測(cè)定將已使用過(guò)的固定化酶溶液進(jìn)行離心分離，然后將 固定化酶轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，采用上述活性測(cè)定方法測(cè)定使用過(guò)的固定化酶的活性。經(jīng)過(guò)10 次循環(huán)使用后，固定化酶的活性與初始活性的百分比越高，則說(shuō)明固定化酶的操作穩(wěn)定性 越好。對(duì)比例在室溫條件下，將2. 0g Pluronic P123 (E020P070E020, Mav = 5800)溶于 75mL 1.6mol/L的HC1溶液中；待P123完全溶解后加入0.023g氟化銨和3.0g 1，3，5-三甲苯，然 后將溶液升溫至35°C并持續(xù)攪拌45min后，加入4. 4g正硅酸乙酯，并在35°C下持續(xù)攪拌20 小時(shí)；將溶液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱晶化釜中，于100°C水熱晶化24小時(shí)；待溶液 冷卻至室溫后過(guò)濾得到白色固體，在100°C的烘箱中干燥過(guò)夜，然后在馬弗爐中程序升溫至 550°C焙燒8小時(shí)得到介孔分子篩。將上述介孔分子篩用于青霉素酰化酶的固定化，得到的 固定化酶活性為10465U/g，經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用后，固定化酶保留了 77%的初始活性。實(shí)施例1在室溫條件下，將2. 0g Pluronic P123 (E020P070E020, Mav = 5800)溶于 75mL 1. 6mol/L的HC1溶液中；待P123完全溶解后加入0. 023g氟化銨和3. 0g 1，3，5-三甲苯，然后將溶液升溫至35°C并持續(xù)攪拌45min后，加入4. 4g正硅酸乙酯，并在35°C下持續(xù)攪拌 20小時(shí)；將溶液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱晶化釜中，于100°C水熱晶化24小時(shí)；待 溶液冷卻至室溫后過(guò)濾得到白色固體，在100°c的烘箱中干燥過(guò)夜，然后在馬弗爐中程序升 溫至550°C焙燒8小時(shí)得到介孔分子篩。用6°Co_ Y射線(xiàn)預(yù)輻照接枝技術(shù)對(duì)介孔分子篩表面的醛基功能化及酶的固定化的 示意圖如圖1所示，將l.Og上述介孔分子篩置于6°Co-y射線(xiàn)中預(yù)輻照，輻照劑量為72kGy， 樣品經(jīng)預(yù)輻照后轉(zhuǎn)移至160mL 50%的丙烯醛水溶液中，置于冰水浴中，抽真空，充氮?dú)猓?后在60°C水浴中反應(yīng)20小時(shí)；將介孔分子篩過(guò)濾后，在索氏提取器中用乙醇抽提以除去丙 烯醛聚合物，然后在50°C真空烘箱中干燥24小時(shí)得到醛基介孔分子篩。將上述醛基介孔分 子篩用于青霉素?；傅墓潭ɑ?，得到的固定化酶活性為8580U/g，經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用后， 固定化酶保留了 83%的初始活性。實(shí)施例2介孔分子篩的制備方法與實(shí)施例1相同。將1. 0g上述介孔分子篩置于6°Co_ Y射 線(xiàn)中預(yù)輻照，輻照劑量為24kGy，樣品經(jīng)預(yù)輻照后轉(zhuǎn)移至50mL 90 %的丙烯醛水溶液中，置 于冰水浴中，抽真空，充氮?dú)猓缓笤?0°C水浴中反應(yīng)30小時(shí)；將介孔分子篩過(guò)濾后，在索 氏提取器中用乙醇抽提以除去丙烯醛聚合物，然后在75°C真空烘箱中干燥18小時(shí)得到醛 基介孔分子篩。將上述醛基介孔分子篩用于青霉素?；傅墓潭ɑ?，得到的固定化酶活性 為8760U/g，經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用后，固定化酶保留了 81%的初始活性。實(shí)施例3介孔分子篩的制備方法與實(shí)施例1相同。將1. 0g上述介孔分子篩置于6°Co_ Y射 線(xiàn)中預(yù)輻照，輻照劑量為120kGy，樣品經(jīng)預(yù)輻照后轉(zhuǎn)移至200mL 10%的丙烯醛水溶液中， 置于冰水浴中，抽真空，充氮?dú)?，然后?0°C水浴中反應(yīng)10小時(shí)；將介孔分子篩過(guò)濾后，在 索氏提取器中用乙醇抽提以除去丙烯醛聚合物，然后在100°C真空烘箱中干燥12小時(shí)得到 醛基介孔分子篩。將上述醛基介孔分子篩用于青霉素?；傅墓潭ɑ玫降墓潭ɑ富?性為8920U/g，經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用后，固定化酶保留了 80%的初始活性。實(shí)施例4介孔分子篩的制備方法與實(shí)施例1相同。用醛丙基三甲氧基硅烷對(duì)介孔分子 篩表面的醛基功能化及酶的固定化示意圖如圖2所示，將1. 0g介孔分子篩和1. 78g 醛 丙基三甲氧基硅烷加入到50mL甲苯溶液中，在110°C加熱回流10小時(shí)；將介孔分子篩過(guò)濾 后，在索氏提取器中用乙醇抽提以除去未反應(yīng)的醛丙基三甲氧基硅烷，然后在50°C真 空烘箱中干燥12小時(shí)得到醛基介孔分子篩。將上述醛基介孔分子篩用于青霉素?；傅?固定化，得到的固定化酶活性為8895U/g，經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用后，固定化酶保留了 92%的初 始活性。實(shí)施例5介孔分子篩的制備方法與實(shí)施例1相同。將1. 0g介孔分子篩和1. 07g Y -醛丙基 三甲氧基硅烷加入到50mL甲苯溶液中，在110°C加熱回流10小時(shí)；將介孔分子篩過(guò)濾后， 在索氏提取器中用乙醇抽提以除去未反應(yīng)的醛丙基三甲氧基硅烷，然后在50°C真空烘 箱中干燥12小時(shí)得到醛基介孔分子篩。將上述醛基介孔分子篩用于青霉素?；傅墓潭?化，得到的固定化酶活性為9240U/g，經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用后，固定化酶保留了 89%的初始活性。實(shí)施例6介孔分子篩的制備方法與實(shí)施例1相同。將1. 0g介孔分子篩和0. 36g 醛丙基 三甲氧基硅烷加入到50mL甲苯溶液中，在110°C加熱回流10小時(shí)；將介孔分子篩過(guò)濾后， 在索氏提取器中用乙醇抽提以除去未反應(yīng)的醛丙基三甲氧基硅烷，然后在50°C真空烘 箱中干燥12小時(shí)得到醛基介孔分子篩。將上述醛基介孔分子篩用于青霉素?；傅墓潭?化，得到的固定化酶活性為9626U/g，經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用后，固定化酶保留了 86%的初始活 性。實(shí)施例7介孔分子篩的制備方法與實(shí)施例1相同。將1. 0g介孔分子篩和0. 3g Y _醛丙基 三甲氧基硅烷加入到20mL甲苯溶液中，在100°C加熱回流5小時(shí)；將介孔分子篩過(guò)濾后，在 索氏提取器中用乙醇抽提以除去未反應(yīng)的醛丙基三甲氧基硅烷，然后在50°C真空烘箱 中干燥12小時(shí)得到醛基介孔分子篩。將上述醛基介孔分子篩用于青霉素?；傅墓潭ɑ?得到的固定化酶活性為9650U/g，經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用后，固定化酶保留了 85%的初始活性。實(shí)施例8介孔分子篩的制備方法與實(shí)施例1相同。將l.Og介孔分子篩和2.0g 醛丙基 三甲氧基硅烷加入到100mL甲苯溶液中，在120°C加熱回流15小時(shí)；將介孔分子篩過(guò)濾后， 在索氏提取器中用乙醇抽提以除去未反應(yīng)的醛丙基三甲氧基硅烷，然后在100°C真空 烘箱中干燥24小時(shí)得到醛基介孔分子篩。將上述醛基介孔分子篩用于青霉素?；傅墓?定化，得到的固定化酶活性為8775U/g，經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用后，固定化酶保留了 93%的初始 活性。
權(quán)利要求
一種用于生物酶固定化的醛基介孔分子篩的制備方法，其特征在于，該方法是用60Co-γ射線(xiàn)預(yù)輻照接枝丙烯醛技術(shù)或γ-醛丙基三甲氧基硅烷對(duì)介孔分子篩表面的功能化修飾，在介孔分子篩表面引入鏈長(zhǎng)較短的醛丙基官能團(tuán)(-CH2-CH2-CHO)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生物酶固定化的醛基介孔分子篩的制備方法，其特征在 于，所述的6tlCo-Y射線(xiàn)預(yù)輻照接枝丙烯醛技術(shù)是將介孔分子篩置于6tlCo-Y射線(xiàn)中預(yù)輻照， 輻照劑量為24 120kGy，樣品經(jīng)預(yù)輻照后轉(zhuǎn)移至體積百分含量為10 90%的丙烯醛水溶 液中，在30 80°C水浴中反應(yīng)10 30小時(shí)，然后將介孔分子篩過(guò)濾后，在索氏提取器中用 乙醇抽提除去丙烯醛聚合物，再在50 100°C真空烘箱中干燥12 24小時(shí)得到醛基介孔 分子篩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于生物酶固定化的醛基介孔分子篩的制備方法，其特征在 于，所述的丙烯醛水溶液的體積和介孔分子篩的質(zhì)量比為50 200 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生物酶固定化的醛基介孔分子篩的制備方法，其特征 在于，所述的Y-醛丙基三甲氧基硅烷對(duì)介孔分子篩表面的功能化修飾是將介孔分子篩和 Y-醛丙基三甲氧基硅烷加入甲苯溶液中，在100 120°C加熱回流5 15小時(shí)，然后將介 孔分子篩過(guò)濾后，在索氏提取器中用乙醇抽提除去未反應(yīng)的Y -醛丙基三甲氧基硅烷，再 在50 100°C真空烘箱中干燥12 24小時(shí)得到醛基介孔分子篩。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于生物酶固定化的醛基介孔分子篩的制備方法，其特征在 于，所述的Y-醛丙基三甲氧基硅烷和介孔分子篩的質(zhì)量比為0.3 2 1，所述的甲苯的 體積和介孔分子篩的質(zhì)量比為20 100 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生物酶固定化的醛基介孔分子篩的制備方法，其特征在 于，所述的醛基介孔分子篩可用于青霉素?；浮⑵咸烟钱悩?gòu)酶、葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶、胰蛋白酶 和淀粉酶等水溶性生物酶的固定化，特別適用于青霉素?；傅墓潭ɑ?br> 全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于生物酶固定化的醛基介孔分子篩及其制備方法。本發(fā)明用60Co-γ射線(xiàn)預(yù)輻照接枝丙烯醛技術(shù)或γ-醛丙基三甲氧基硅烷對(duì)介孔分子篩表面的功能化修飾，在介孔分子篩表面引入鏈長(zhǎng)較短的醛丙基官能團(tuán)，盡量減少表面功能化過(guò)程對(duì)于介孔分子篩的孔徑、比表面積和孔容的影響，不需要進(jìn)一步活化就可以直接使生物酶以共價(jià)結(jié)合方式固定在介孔分子篩表面，提高固定化酶的性能。將上述醛基介孔分子篩可用于青霉素?；?、葡萄糖異構(gòu)酶、葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶、胰蛋白酶和淀粉酶等水溶性生物酶的固定化，特別適用于青霉素?；傅墓潭ɑ?，得到的固定化酶活性為8895U/g，經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用后，固定化酶保留了92％的初始活性。
文檔編號(hào)C12N11/14GK101851616SQ20101014823
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者劉曉暉, 盧冠忠, 張志剛, 王筠松, 王艷芹, 田程程, 詹望成, 郭楊龍, 郭耘, 高振源 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)