[发明专利]基于天然大分子自组装胶束的稳定剂、温敏性Pickering乳液、制备方法和应用

说明书

本发明提供了基于天然大分子自组装胶束的稳定剂、温敏性Pickering乳液、制备方法和应用；首先，在荷正电的天然大分子壳聚糖中加入脂肪酶与荷负电的天然大分子，利用阳离子天然大分子壳聚糖与阴离子天然大分子之间的静电作用自组装形成胶束，将脂肪酶负载于胶束内的疏水微区；以相变材料为油相，在高速均质作用下将自组装胶束二次组装到油‑水界面，构建温敏性Pickering乳液，应用于脂肪酶的界面催化；通过改变温度，诱导油相发生凝固‑溶解实现破乳，回收自组装胶束，提高脂肪酶的循环使用性能。本发明制备的温敏性乳液具有制备过程简单，条件温和，催化活性较高，脂肪酶的循环稳定性良好。

技术领域

本发明涉及大分子自组装与生物催化，具体涉及基于天然大分子自组装胶束的稳定剂、温敏性Pickering乳液、制备方法和在生物催化中的应用。

背景技术

脂肪酶是最重要的工业生物催化剂之一，在各行各业有着广泛的应用。然而脂肪酶的底物大多为油溶性，需要与疏水物质接触激活催化活性。利用油-水界面激活脂肪酶活性是一种常用的方法，然而传统的油-水界面面积较小，限制了脂肪酶对油相的催化速率。为了克服这个困难，通过添加表面活性剂或者颗粒来形成水包油(O/W)或油包水(W/O)型乳液来增大油-水界面面积。固体颗粒稳定的乳液被称为Pickering乳液，而Pickering乳液在生物催化领域具有潜在的应用前景，将脂肪酶酶固定在Pickering乳液界面上不仅可以提供短的传质距离，而且有利于脂肪酶与底物接触。Pickering乳液在生物催化领域的应用具有以下优点：催化活性高、酶易分离、酶可回收使用。

在实际应用中，为了分离产物和实现脂肪酶的重复使用，可以通常简单的离心的方式使Pickering乳液失稳，达到回收的目的。但是，离心过程中产生的热效应可能会导致脂肪酶的失活，离心也会使脂肪酶富集在某处不利于后续脂肪酶均匀的分散在溶液中，影响催化活性；部分Pickering乳液由于其粒径较小其性质稳定无法通过离心回收。构建刺激响应型的Pickering乳液(N₂/CO₂，pH，温度，光，磁，离子强度等)，通过环境刺激手段调节乳液稳定性达到破乳是目前常用的一种有效手段，其中温度响应的研究最为广泛。传统的温度刺激响应性Pickering乳液的构建是通过对乳化剂进行温敏性修饰，经温度刺激改变稳定剂在油-水界面的聚集状态实现乳液的稳定与失稳。但是，这种方法对乳化剂结构有较为明确的限制，需要含有与温敏性单体相作用的基团；另外还要通过化学反应将温敏性基团结合到前驱体上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于天然大分子自组装胶束的稳定剂，先制备天然大分子溶液，再以天然大分子自组装胶束负载脂肪酶即得。

本发明还有一个目的在于提供一种温敏性Pickering乳液及其制备方法，以相变材料为油相，以基于天然大分子自组装纳米粒子为乳化剂构建温敏性Pickering乳液；通过温度改变诱导油相发生凝固溶解过程，低于18°凝固，高于18°融化以达到油-水分离回收脂肪酶的目的。

本发明还有一个目的在于提供上述温敏性Pickering乳液的应用，应用于脂肪酶在乳液界面的固定及其在生物催化领域的应用。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供的一种基于天然大分子自组装胶束的稳定剂，为负载脂肪酶的天然大分子自组装胶束。

所述基于天然大分子自组装胶束的稳定剂的制备方法为：

将脂肪酶置于阴离子天然大分子溶液中，室温搅拌，得到混合溶液；搅拌条件下将所得混合溶液逐滴滴加到壳聚糖溶液中，调节pH至3.0-10.0，继续搅拌，即得。

稳定剂的制备方法中，所述壳聚糖溶液的制备方法为：将阳离子天然大分子壳聚糖置于酸性溶液中，室温搅拌溶解，即得。所述的酸性溶液为醋酸溶液或盐酸溶液，酸性溶液浓度为体积浓度1％-5％；酸性溶液中壳聚糖的浓度为0.01-10mg·mL^-1。