[发明专利]一种模拟纤维素酶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工领域，具体涉及一种模拟纤维素酶的制备方法。

背景技术

模拟酶的研究过程是用合成高分子来模拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内的化学反应过程。酶是一类有催化活性的蛋白质，它具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。酶容易受到物理、化学等因素的影响而失活，所以不能用酶广泛取代工业催化剂。研究模拟酶主要是为了解决酶的以上缺点，使酶的稳定性大大增强。目前模拟酶的研究主要有以下五个方面：

模拟酶的金属辅基：复合酶中含金属的有机小分子物质或简单的金属，叫做辅酶或辅基。辅基在催化反应中起着重要的作用，可以提高催化速率。

模拟酶的活性功能基：在酶分子中直接与酶催化反应有关的部分称活性中心，通常是由几个活性功能基组成。活性功能基可以大大增强催化活性。

模拟酶的高分子作用方式：酶是由氨基酸组成以多肽链为骨架的生物大分子，因此人们利用高分子化合物作为模型化合物的骨架，引入活性功能基来模拟酶的高分子作用方式，可大大提高催化效率。

模拟酶与底物的作用：通过研究酶分子的结构我们知道，它具有一定的空间构型，且它与被催化的底物在构型上有一定匹配关系，体现了酶的专一性。近年来人们合成了许多冠醚化合物来模拟酶的结合能力，因冠醚空穴尺寸的不同，其对底物的选择性也不相同。

模拟酶的性状：酶的性状直接关系着酶在反应中的催化特性，酶在水溶液中形成的分子缔合体(胶束)构成了同一分子内的亲水和疏水微环境。因此模拟酶的这种微环境中的化学反应的特殊性质，也是模拟酶的一个重要方面。

2009年张平，孟祥光等用组氨酸与铜离子组成的模拟酶体系来催化蔗糖水解，在70℃、pH7的中性溶液中，6h可达到80％以上的转化率。但是这个实验结果不是直接对纤维素的催化水解。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种催化纤维素降解效果好的模拟纤维素酶的制备方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提出一种模拟纤维素酶的制备方法，包括如下步骤：

(1)取纤维素材料，洗涤除杂、烘干、粉碎后得到纤维素粉末；

(2)取步骤(1)得到的纤维素粉末与离子液体按照质量比为1～20:100混合搅拌均匀，保温并辅助微波处理使纤维膨胀，洗涤除去离子液体，干燥除去水分得到初样品，离子液体处理可以减小纤维素材料的粒度微波联合处理可以加速反应，缩短反应时间；

(3)步骤(2)获得的初样品放入坩埚中，置于管式炉中，气体保护下加热处理得到中样品；

(4)向步骤(3)得到的中样品中加入混合酸处理，水洗涤除去杂质，干燥至呈干粉状，优选地在100℃下干燥；

(5)取(4)获得的样品粉末，加入有机碱搅拌、加热反应，用洗涤溶剂洗涤得到模拟纤维素酶，所述的洗涤溶剂为乙酸乙酯或乙醚等。

优选地，步骤(1)中所述的烘干条件为100～110℃下烘干10～12h。

所述纤维素材料粉碎后过200目筛子。

步骤(2)中所述离子液体的质量浓度为50％～80％，所述离子液体为[EMIM][DEP]、[EMIM]Ac、[BMIM]Ac、[AMIM]Ac、[AMIM]Cl、[MMIM][DMP]、[MMIM][DEP]、[EMIM][DMP]、[BMIM]Cl、[DMIM][DEP]或[BmpyM]Cl中的任意一种。在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。质量浓度为50～80％的离子液体可以使整个体系(纤维素-离子液体体系)呈现胶体状态，得到的颗粒较细，而颗粒越细对于底物的附着越好。

优选地，步骤(2)中保温温度为80～130℃，保温时间为0.5～3h。

优选地，步骤(2)中所述微波处理的处理功率为700w～900w，处理时间20～75s。

优选地，步骤(3)中管式炉的处理条件为：400～500℃，保护气体为氮气或氩气保护，处理时间为1～5h。