[发明专利]一种基于光致可重复使用固定化材料的酶固定化复合物及其制备方法

说明书

一种基于光致可重复使用固定化材料的酶固定化复合物及其制备方法，该方法步骤如下：将β‑环糊精、四氟对苯二腈、碳酸盐加入混合溶剂中得混合溶液Ⅰ，将纳米四氧化三铁加入混合溶液Ⅰ中于80～100℃反应，磁性分离后用浓盐酸冲洗得无机‑有机磁性纳米复合固定化材料；将偶氮苯‑4‑苯甲酸、1‑乙基‑3‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐)和N‑羟基琥珀酰亚胺加入到有机溶剂中，室温下搅拌后加入含有酶催化剂的PBS溶液，于4～10℃下搅拌得到混合溶液Ⅱ；将无机‑有机磁性纳米复合固定化材料加入混合溶液Ⅱ中恒温摇床培养，磁性分离后得目标产物。该方法能实现光致酶催化剂的负载‑脱附，实现酶固定化材料的重复使用。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，具体涉及一种基于光致可重复使用固定化材料的酶固定化复合物及其制备方法。

背景技术

酶作为一种高效、专一的生物催化剂，能够降低反应过程的能耗，绿色环保，在污水处理领域受到越来越多的关注。但是，游离酶稳定性较低、易失活、成本昂贵、不能重复利用，限制了酶催化法的实际应用。为了解决这一问题，科研人员开发出一系列酶固定化材料，如碳纳米管、介孔硅、磁性纳米颗粒及聚合材料等，将酶固定化在固定化材料后形成酶固定化复合物，酶固定化复合物能够显著提高酶的稳定性和活性，从而进一步提高水中污染物的降解速率。

酶固定化复合物在连续处理污染物时，由于酶与反应底物的相互作用以及反应环境中其他因素的影响，酶活性会逐渐降低，从而影响了反应的速率及生产效率。而传统的酶固定化技术无法实现酶的脱附，使得酶固定化材料无法重复使用，造成了资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光致可重复使用固定化材料的酶固定化复合物及其制备方法，该方法制备得到的酶固定化复合物不仅能提高酶催化剂的效率和稳定性，还能够实现光致酶催化剂的负载-脱附，以便于回收无机-有机磁性纳米复合固定化材料，实现酶固定化材料的重复使用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于光致可重复使用固定化材料的酶固定化复合物及其制备方法，包括以下步骤：

(1)将β-环糊精、四氟对苯二腈、碳酸盐加入混合溶剂中得到混合溶液Ⅰ，然后将纳米四氧化三铁加入混合溶液Ⅰ中，于80～100℃反应24～48h，外加磁场将纳米四氧化铁磁性分离后，用浓盐酸冲洗至无气泡产生得到无机-有机磁性纳米复合固定化材料；

所述β-环糊精、四氟对苯二腈和碳酸盐之间的质量比为1∶(0.5～1)∶(1～2)；混合溶剂为四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺之间按体积比为(7～9)∶1配制而成，所述纳米四氧化三铁与β-环糊精的质量比为1∶(6～10)；

(2)将偶氮苯-4-苯甲酸、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐)和N-羟基琥珀酰亚胺加入到有机溶剂中配制成0.25g/ml的有机溶液，于室温下搅拌2～5h，反应结束后加入5mg/mL含有酶催化剂的PBS溶液，于4～10℃下搅拌10～30min得到混合溶液Ⅱ；将无机-有机磁性纳米复合固定化材料加入混合溶液Ⅱ中，恒温10～25℃摇床培养2～4h，外加磁场磁性分离后得到酶固定化复合物；

所述有机溶液与PBS溶液的体积比为1：(200～500)，所述偶氮苯-4-苯甲酸、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐)、N-羟基琥珀酰亚胺之间的质量比为1∶(0.5～1)∶(0.1～1)，所述酶催化剂和无机-有机磁性纳米复合固定化材料的质量比为1∶(2～5)。

优选的，步骤(1)中β-环糊精、四氟对苯二腈和碳酸盐之间的质量比为1∶0.5∶1.5；所述纳米四氧化三铁与β-环糊精的质量比为1∶8。

优选的，步骤(1)中于80℃反应48h。

优选的，步骤(1)中碳酸盐为碳酸钾或碳酸钠。