[发明专利]一种可溶-不溶性UCST型PMAAc载体、其固定化酶及应用

说明书

本发明属于固定化酶技术领域，涉及一种可溶‑不溶性UCST型PMAAc载体、其固定化酶及应用，尤其涉及一种可溶‑不溶性高临界溶解温度（UCST）型聚甲基丙烯酸钠盐（PMAAc）载体的制备方法和固定化酶的应用及其固定化酶降解纤维素材料的应用；本发明将丙烯酸和过硫酸铵用去离子水溶解，缓慢滴加由去离子水溶解的甲基丙烯酰胺，摇匀后通氮气鼓泡后转入单口烧瓶中，氮气保护下抽真空，磁力搅拌反应，冷却后离心，去上清，用去离子水升温重悬材料后得到产物；本发明的载体用于固定化纤维素酶，并将其用于降解纤维素材料，本发明得到的固定化酶贮藏稳定性和重复利用效果俱佳，水解催化纤维素材料的效率也显著提高。

技术领域

本发明属于固定化酶技术领域，涉及一种UCST型PMAAc载体、其固定化酶及应用，尤其涉及一种可溶-不溶性高临界溶解温度（UCST）型甲基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物（PMAAc）载体的制备方法和固定化纤维素酶、及共固定化纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的应用。

背景技术

纤维素是地球上最丰富的资源之一，通过化学和生物方法能使其转化成功能多样化的葡萄糖。目前化石能源危机愈加严重，将生物质能的葡萄糖转化成燃料乙醇的这一绿色途径正成为能源行业的一大研究热点。由于游离酶很难回收利用，而且经过长时间的酶解，酶活力容易损失，这些是抑制其工业化应用的主要障碍。固定化酶因其分离快速简单方便，稳定性高，回收利用率高，从而降低了酶的应用成本，受到研究者们青睐。磁性纳米材料作为备受关注的一种新型固定化载体，主要是通过物理吸附法和化学共价结合法固定化酶，然而由于催化不溶性底物时存在较大扩散传质和空间位阻，导致其催化效率较低，且不利于分离和回收利用。

目前，刺激响应性聚合物作为一种可逆可溶-不可溶材料，通过外部刺激在溶解状态下进行催化水解后分离底物，以沉淀状态分离以回收利用，从而解决固体酶制剂与不溶性底物难以分离的问题。与其他刺激条件如pH、光和力相比，温度调控简单且酶活力不易损失。温度响应性材料中研究最为广泛的是低临界溶解温度（LCST）型聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）及其衍生聚合物，其低临界溶解温度一般在33℃左右，而纤维素酶的最佳催化温度为50℃，所以LCST型固定化酶不能高效催化水解纤维素，而寻求一种高临界溶解温度型载体材料固定化酶降解纤维素是迫切且必需的。

发明内容

本发明的目的在于克服固定化酶难回收，同时合成的固定化酶对于纤维素水解效率低下的问题，从而合成可溶-不溶性高临界溶解温度（UCST）型载体聚甲基丙烯酸钠盐（PMAAc）来固定化纤维素酶、及共固定化纤维素酶和β-葡萄糖苷酶。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

本发明提供一种新型的可溶-不溶性UCST型PMAAc载体，它是利用两种单体甲基丙烯酰胺（MAA）和丙烯酸（AAc）合成得到，具有高临界溶解温度16℃。

本发明还提供一种新型的可溶-不溶性UCST型PMAAc载体的制备方法，具体步骤如下：

可溶-不溶性高临界溶解温度（UCST）型甲基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物（PMAAc）载体的制备：

常温下，将丙烯酸（AAc）和过硫酸铵（APS）用去离子水溶解，再转移到三口烧瓶中，缓慢滴加由去离子水溶解的一定量的甲基丙烯酰胺（MAA），摇匀后通氮气鼓泡约半小时后转入单口烧瓶中，氮气保护下抽真空，60℃条件下磁力搅拌反应后取出，冷却后离心，去上清，用去离子水升温重悬材料，重复三次后得到产物，于40℃真空干燥箱中过夜烘干后得到透明胶状产物，即为可溶-不溶性高临界溶解温度（UCST）型甲基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物（PMAAc）载体。

将适量的可溶-不溶性高临界溶解温度（UCST）型甲基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物（PMAAc）载体溶液引流入玻璃试管中，悬挂一支温度计于溶液中，置于50 ℃恒温水浴锅中，使温度平稳下降直到溶液开始出现浑浊，以确定其浊点。