[发明专利]一种金属有机框架材料固定化葡萄糖氧化酶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种金属有机框架材料固定化葡萄糖氧化酶及其制备方法和应用，属于材料制备技术领域；在本发明中，采用一步固定化法将葡萄糖氧化酶引入金属锌离子和2‑甲基咪唑形成的金属有机框架材料ZIF‑8的孔道结构中，实现对酶的一步快速固定化；得到的固定化酶3‑MPBA/GOx@ZIF‑8克服了游离葡萄糖氧化酶在pH稳定性、热稳定性、贮藏稳定性以及尿素耐受性等方面的不足，在可视化检测葡萄糖中有着很好的应用。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种金属有机框架材料固定化葡萄糖氧化酶及其制备方法和应用。

背景技术

酶是一种生物大分子催化剂，由于其具有底物特异性、选择性和绿色化学等特点，在医药、食品、化工、农业等领域得到了广泛应用。然而，天然酶的热稳定性和操作稳定性较低，最优pH范围狭窄，对大多数有机溶剂的耐受能力较低，回收困难以及在操作条件下缺乏重复使用性。此外，酶通常在均相体系中表现最好，这导致从产品混合物中去除酶需要复杂的分离步骤。

金属有机骨架（MOFs）是通过金属阳离子或团簇与有机配体的配位而形成的具有高结晶度和多孔性的三维网络结构。近年来，MOFs因其具有高比表面积和孔容、易于调节孔径、易于修饰金属阳离子或簇合物以及有机配体，合成条件温和等优点，被认为是一种很有前景的酶固定化支撑基质。此外，由于MOFs节点和连接体通过配位键、共价键、氢键、范德华力等方式为酶的结合提供了大量的锚点，可以防止酶在受热、脱水和溶剂变化时的浸出和变性，提高催化剂的可重复使用性。然而，酶@MOF在底物亲和度以及催化效率中仍有不足，并且在水溶液中诱导生成酶@MOF时间长。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种金属有机框架材料固定化葡萄糖氧化酶及其制备方法和应用。在本发明中，采用一步固定化法将葡萄糖氧化酶（glucoseoxidase，简写为GOx）引入金属锌离子和2-甲基咪唑形成的金属有机框架材料ZIF-8的孔道结构中，实现对酶的一步快速固定化；得到的固定化酶3-MPBA/GOx@ZIF-8克服了游离葡萄糖氧化酶在pH稳定性、热稳定性、贮藏稳定性以及尿素耐受性等方面的不足，在可视化检测葡萄糖中有着很好的应用。

本发明中首先提供了一种金属有机框架材料固定化葡萄糖氧化酶，记为3-MPBA/GOx@ZIF-8，所述3-MPBA/GOx@ZIF-8为粒状结构，粒径为180~200nm。

本发明中还提供了上述金属有机框架材料固定化葡萄糖氧化酶的制备方法，具体制备步骤包括：

称取葡萄糖氧化酶GOx，用聚乙烯吡咯烷酮PVP混匀后，加入3-巯基苯硼酸3-MPBA、2-甲基咪唑2- MIM溶液混合均匀，接着加入硝酸锌溶液，充分混合得到混合溶液，将混合溶液静置培养反应，反应结束后在4 ℃下离心，洗涤，干燥，得到金属有机框架材料固定化葡萄糖氧化酶，记为3-MPBA/GOx@ZIF-8。

进一步的，GOx在混合溶液中的终浓度为0.2-1.8mg/mL。

进一步的，GOx在混合溶液中的终浓度为1mg/mL。

进一步的，所述PVP在混合溶液中的浓度为0.1-1.2mg/mL，优选为0.8mg/mL。

进一步的，所述3-MPBA在混合溶液中的终浓度为0.1-1mg/mL，优选为0.6mg/mL。

进一步的，所述2- MIM在混合溶液中的终浓度为64mM；所述硝酸锌在混合溶液中的终浓度为16mM。

进一步的，所述静置培养的时间为10min-24h，优选为30min。

本发明中还提供了上述金属有机框架材料固定化葡萄糖氧化酶3-MPBA/GOx@ZIF-8在可视化检测葡萄糖中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：