[发明专利]基于分子印迹的fish－in－net固定化酶

说明书

技术领域

本发明属于无机化学、物理化学和生物化学领域，具体涉及一种利用“网中鱼(fish-in-net)”的方法制备的基于分子印迹的固定化酶，极大的保持了酶的活性。

背景技术

近年来，固定化酶在生物工程、医学、食品、环境、药学、化学分析等方面的应用越来越广泛。酶的固定化就是通过化学或物理的处理方法，使原来水溶性的酶与固态的水不溶性支持物相结合，使酶束缚或限制于一定的区域内，仍能进行特有的催化反应、并可回收重复利用的一类技术。固定化方法有物理吸附、交联、共价结合及包埋等方法。固定化酶的载体分为无机载体和有机载体。由于酶易与有机聚合物发生化学作用，因此目前应用较为广泛。但用有机载体作为固定骨架的酶的负载量小，化学稳定性差，高分子亲水性差。无机载体在物理性质方面比有机载体更加有优势，经济实用，固定化骨架的机械强度高，抗微生物侵蚀，热稳定性好，对有机溶剂有很好的耐受力，使用寿命长，可以再生利用。

采用无机硅或/和金属氧化物材料作为固定化的骨架，更有其优越性。首先，易于将酶与底物、产物分开，方便后续的分离纯化，而且可以连续生产，酶的回收率高，可反复使用；其次，酶的稳定性和最适温度改变，最适pH值改变；第三，有些固定化酶，增加产物的收率，提高产物的质量，适合于产业化生产。

固定化酶同样存在着缺点，1)酶处于固定化材料的外表面时，酶容易受到环境因素的影响，进而半衰期较短；2)酶处于固定化材料内部时，由于固定化材料内部的空间较小且往往存在固定化材料与酶表面基团的相互作用，酶难于保持其催化活性构象，进而催化活力大大下降；上述两种情况下，固定化的酶一旦失去了活性，就只能依靠加入新的固定化酶来弥补催化能力的损失。这些问题，我们已经通过专利200510017112.9给予解决。但是，在实际操作中仍存在下述问题没有得到较好的解决：(1)有机溶剂的变性作用；(2)有机、无机粒子对酶活性中心和构象进攻，影响酶的活性和功能。本专利中的新方法，是使用目的固定化材料底物或底物类似物、产物或产物类似物、中间过渡代谢产物来稳定酶。起两方面作用：(1)保护酶催化活性中心，不易受外界有机、无机粒子进攻；(2)占领可溶剂化表面(水化层)，减少溶剂对酶构象的影响。而且存在于酶表面的糖类物是饱和的小分子物质，是作为酶的底物或底物类似物、产物或产物类似物、中间过渡态代谢产物，可以完全的进出无机外壳上孔道，对催化反应不会造成污染。

发明内容

本发明的目的是解决由于有机溶剂对酶的影响和有机、无机粒子对酶活性中心和构象进攻，所造成的酶不能保持其催化活性构象和酶的催化活力下降问题，从而提供一种基于分子印迹的fish-in-net固定化酶。

作为印迹分子的糖类物质，不仅能保持酶的活性中心，不易受外界有机、无机粒子进攻，占领可溶剂化表面(水化层)，减少溶剂对酶构象的影响，且作为酶的底物或底物类似物、产物或产物类似物、中间过渡代谢产物，可以完全的进出无机外壳上孔道，对催化反应不会造成污染。

本发明方法的生物材料固载技术是，以硅或/和金属氧化物的可溶性盐为原料，以表面活性剂为模板剂，后形成溶胶，具体各物质的摩尔配料比见专利200510017112.9。我们将上述所形成的溶胶称作前驱体。糖相关的酶、酶系及酶制剂和酶的印迹分子混合均匀，摩尔配料比为1：1，前驱体与上述酶的摩尔配料比为1：0.03，前驱体与上述混合物组装成无机—生物反应器。

上述的与糖相关的酶包括糖水解酶、糖异构酶、糖合成酶、糖基化酶等。其中糖水解酶包括蔗糖酶、半乳糖苷酶、乳糖酶、麦芽糖水解酶、纤维二糖水解酶、半乳糖水解酶；糖异构酶包括葡萄糖异构酶、木糖异构酶、甘露糖异构酶；糖合成酶包括麦芽糖合成酶、葡聚糖合成酶、蔗糖合成酶、淀粉合成酶等。

上述的酶的印迹分子包括酶的底物或底物类似物、产物或产物类似物、中间过渡代谢产物。其中所述酶的糖类小分子物质包括寡糖，如果糖、葡萄糖、半乳糖、乳糖、核糖、麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖等。