[发明专利]固定生物酶的顺磁性的醛基介孔分子筛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生物酶固定化的顺磁性的醛基介孔分子筛及其制备方法，属于生物技术领域。

背景技术

青霉素酰化酶(EC 3.5.1.11，酶分子尺寸：)是半合成β-内酰胺类抗生素生产中最关键的酶，它既能催化青霉素及其扩环酸水解去侧链，生产半合成β-内酰胺类抗生素的重要中间体6-氨基青霉烷酸(6-APA)和7-氨基-3-脱乙酰氧基头孢烷酸(7-ADCA)，又能催化6-APA和7-ADCA与侧链缩合，生产多种半合成β-内酰胺类抗生素(如Ampicillin，Amoxicillin，Cephalexin和Cefadroxil等)。

我国人口众多，对半合成β-内酰胺类抗生素的需求很大，用固定化青霉素酰化酶工艺生产半合成青霉素是一条低成本的绿色生产工艺，已被列为我国今后生物医药发展的六大重点方向之一。由于基因工程的迅猛发展，重组青霉素酰化酶已能高效表达和大量生产，中科院上海生命科学院用DNA操作技术获得了高产的青霉素酰化酶基因工程菌株，大大降低了游离酶的生产成本。但我国目前工业上所用载体全部依赖进口，固定化酶的生产成本还太高。因此，性能优异的固定化载体的合成技术已成为我国青霉素酰化酶固定化技术发展的技术瓶颈，发展具有我国自主知识产权的固定化载体合成路线，从根本上摆脱我国长期依赖进口载体生产固定化酶的被动局面，开发有自主知识产权的半合成β-内酰胺类抗生素酶法工艺，以满足日益增长的国内需求和增强产品的国际竞争力，从而为我国固定化酶技术的进步和抗生素产业的可持续发展做出积极贡献。

将游离酶直接用于催化过程存在许多不足，如在高温、强酸、强碱和有机溶剂中不稳定，容易丧失催化活性；游离酶回收困难，经济上不合理，还造成产物难以分离提纯，严重影响产品质量；生产过程难以实现连续操作，只能一次性间歇操作等。固定化酶克服了游离酶的上述不足，不仅保持了游离酶特有的催化特性，还提高了操作稳定性，生产过程易于实现连续操作，反应完成后易于与产物分离且可以重复使用，所得的产品纯度高，生产成本低。因此，酶的固定化一直是催化化学、生物化学和材料化学等领域的研究热点。

生物酶固定化载体可分为两类：无机载体和有机载体。与广泛使用的有机载体相比较，无机载体具有更高的机械强度和较好的化学稳定性，其结构和表面性质容易控制，其突出优势是负载的酶经焙烧等简单处理就可以除去，载体可以重复使用，这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处理问题，减轻了对坏境的压力。新型介孔分子筛具有较大连续可调的孔径、高的比表面积、较大的吸附容量和孔道内富含弱酸性羟基，可以使体积较大的酶分子固定于分子筛介孔中和反应产物及时扩散出孔道，保持固定化酶适宜的微环境，因而制得的固定化酶具有较高的催化活性，同时固定化酶的使用温度较低，可以避免介孔分子筛普遍存在的水热稳定性差的问题，因此，介孔分子筛是一类很有发展前途的酶固定化新型无机载体。