[发明专利]纳米凝胶酶及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种纳米凝胶酶及其制备和应用。该纳米凝胶酶的制备方法，包括步骤：(1)利用N‑丙烯酰氧基琥珀酰亚胺对辣根过氧化物酶进行化学修饰，制备辣根过氧化物酶‑N‑丙烯酰氧基琥珀酰亚胺大单体；(2)用辣根过氧化物酶‑N‑丙烯酰氧基琥珀酰亚胺大单体和具有两性离子特性的烯类单体进行自由基聚合反应，制备得到纳米凝胶酶。该纳米凝胶酶的制备方法，绿色环保、反应条件温和、成本低，易于工业化。该纳米凝胶酶具有良好的水溶性、亲水性、生物相容性，可以有效的清除染料，可直接作为染料工业废水的降解材料。

技术领域

本发明涉及纳米酶技术领域，具体涉及一种辣根过氧化物酶的纳米凝胶酶及其制备和应用。

背景技术

随着印染与染料工业的发展，染料废水已成为当前主要的水体污染源，对环境及生物危害极大。然而，12％的工业废水并没有得到任何的处理，且经过治理的废水合格率仅63％。印染工业是我国的传统支柱行业，据不完全统计，我国每天染料废水排放量达到300万m³-500万m³，而这类废水的主要来源有纺织工厂和印染包装行业。

染料废水有两个特点。第一，有机物含量高；染料大多是偶氮化合物，这类化合物会对生物的健康产生巨大威胁。第二，偶氮化合物化学稳定性极高，属于典型的高毒性、难降解的有机污染物，相关成分具有高度的持久性和扩散能力，会在水体、土壤等自然环境中持续滞留，并能引起生物富集，含有致癌因子。含偶氮染料的废水在我国水污染控制中被列为重点解决的有害废水之一。

辣根过氧化物酶(Horseradish Peroxidase，HRP)，又称为过氧化物酶。该类生物酶提取自微生物或植物，具有高效的催化能力，能促使体系释放大量氧自由基，可以看做是氧化法的高级形式，兼具生物法的诸多优点。近几年来，过氧化物酶在环境水处理领域引起了极大关注，被认为是最有前景的生物催化剂(Kumar,V.,et al.A horseradishperoxidase immobilized radiation grafted polymer matrix:a biocatalytic systemfor dye waste water treatment.RSC Advances,2016,6,2976)。但是天然的过氧化物酶稳定性差，在催化过程中易失活，不宜重复利用，大大限制了其在催化领域的应用。

发明内容

本发明提供了一种纳米凝胶酶，通过引入双键及具有两性离子特性的烯类单体对辣根过氧化物酶(HRP)进行分子层面的凝胶化包裹，提高其环境适应性，有效抵抗降解产物的吸附，利于回收循环再利用，利用其催化氧化能力，达到高效、绿色降解染料成份的目的。

本发明以商品化的HRP作为初始原料。HRP是一种植物过氧化物酶，为单一肽链与辅基卟啉构成的血红素蛋白，分子量为44000Da，存在广泛，价格相对低廉，因其具有的高效催化性能和催化作用温和的特点，早在80年代中期，人们就发现HRP可以处理废水中多种含有羟基的化合物，比如氯酚，而且对于催化降解工业染料废水如汽巴染料有较好的作用。

本发明所述的纳米凝胶酶，是以HRP为原料进行化学改性，引入双键，然后与具有两性离子特性的烯类单体进行自由基共聚而制得。具体技术方案如下：

一种纳米凝胶酶的制备方法，包括步骤：

(1)利用N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺(NAS)对辣根过氧化物酶进行化学修饰，制备辣根过氧化物酶-N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺(HRP-NAS)大单体；HRP-NAS大单体是一个含有双键的化合物；

(2)用步骤(1)得到的HRP-NAS大单体和具有两性离子特性的烯类单体进行自由基聚合反应，制备得到纳米凝胶酶。