基于淀粉基纳米材料固定化生物酶微反应器及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113772829A(43)申请公布日2021.12.10(21)申请号202111147596.4(22)申请日2021.09.29(71)申请人陕西师范大学地址710062陕西省西安市长安南路199号(72)发明人蒋育澄何濛胡满成李淑妮翟全国(74)专利代理机构西安永生专利代理有限责任公司61201代理人高雪霞(51)Int.Cl.C02F3/34(2006.01)C12N11/04(2006.01)C02F101/34(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称基于淀粉基纳米材料固定化生物酶微反应器及其应用(57)摘要本发明公开了一种基于淀粉基纳米材料固定化生物酶微反应器及其应用，该生物酶微反应器是在淀粉水凝胶的制备过程中修饰氧化石墨烯，将修饰氧化石墨烯后的淀粉水凝胶作为载体，通过静电作用和氢键作用固定生物酶得到。本发明生物酶微反应器以淀粉基纳米材料为载体，生产成本低廉，具有工业化应用前景，且该载体具有致密的网络结构、高比表面积，同时富含羟基等亲水基团，既保留了游离酶高的催化活性，同时提高了酶的负载量，具有良好的催化活性、热稳定性及重复使用性，在DMF、甲醇、乙腈等有机溶剂中耐受性好，并且固定化辣根过氧化物酶微反应器用于降解废水中双酚A和2,4‑二氯苯酚等有机物，降解速度快、降解率高。CN113772829ACN113772829A权利要求书1/1页1.一种基于淀粉基纳米材料固定化生物酶微反应器，其特征在于：在淀粉水凝胶的制备过程中加入氧化石墨烯得到氧化石墨烯修饰的淀粉水凝胶，并以所述水凝胶作为载体，通过静电作用和氢键作用固定生物酶，即得到所述生物酶微反应器；所述生物酶为辣根过氧化物酶、过氧化氢酶、血红蛋白酶、氯过氧化物酶、细胞色素c中任意一种。2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯修饰的淀粉水凝胶固定化生物酶微反应器，其特征在于所述氧化石墨烯修饰的淀粉水凝胶的制备方法为：将氧化石墨烯超声均匀分散于去离子水中，得到氧化石墨烯悬浮液；将淀粉搅拌均匀分散于去离子水中，得到淀粉悬浮液；向淀粉悬浮液中加入氧化石墨烯悬浮液充分混合，然后将所得混合溶液加热到80～90℃并持续搅拌3～5h，冷却到室温后冷冻干燥，得到氧化石墨烯修饰的淀粉水凝胶。3.根据权利要求2所述的氧化石墨烯修饰的淀粉水凝胶固定化生物酶微反应器，其特征在于：所述淀粉悬浮液的浓度为0.08～0.12g/mL，氧化石墨烯悬浮液的浓度为0.5～1mg/mL；所得混合溶液中氧化石墨烯的最终浓度为0.2～0.4mg/mL。4.根据权利要求1所述的氧化石墨烯修饰的淀粉水凝胶固定化生物酶微反应器，其特征在于：所述氧化石墨烯修饰的淀粉水凝胶在pH为3～5的PBS缓冲溶液中，通过静电作用和氢键作用固定生物酶。5.权利要求1所述的基于淀粉基纳米材料固定化生物酶微反应器在降解废水中双酚A的应用，其中所述的生物酶为辣根过氧化物酶。6.权利要求1所述的基于淀粉基纳米材料固定化生物酶微反应器在降解废水中2,4‑二氯苯酚的应用，其中所述的生物酶为辣根过氧化物酶。2CN113772829A说明书1/5页基于淀粉基纳米材料固定化生物酶微反应器及其应用技术领域[0001]本发明属于酶的固定化技术领域，具体涉及一种以氧化石墨烯修饰的淀粉水凝胶为载体固定化生物酶微反应器及其应用。背景技术[0002]生物酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大部分为蛋白质，它是一种无毒、对环境友好的生物催化剂。生物酶催化效率非常高，具有高度特异性，一种酶只能催化一种或者一类化学反应，反应条温和。但是游离酶在高温、强酸强碱、有机溶剂等环境容易失活，采用固定化酶的方式可以有效提高酶对温度、酸碱性、有机溶剂的耐受性。而且固定化酶由于其绿色、可回收等特点，在污水处理方面具有广泛的应用前景。[0003]辣根过氧化物酶(HRP)是一种含有铁卟啉辅基的糖蛋白复合酶，是当前研究最广泛的一种过氧化物酶。在过氧化氢存在的情况下，辣根过氧化物酶能够催化氧化多种化合物，特别是含有大π共轭体系的物质，如酚类、芳香类、苯胺类、吲哚等化合物。其比活性高，稳定，分子量小，纯酶容易制备，广泛分布于植物界，辣根中含量高。[0004]淀粉水凝胶中含有大量的羟基，具有很强的交联能力，同时，生物相容性和生物动力学响应好，因此可作为固定化酶载体。然而，天然淀粉水凝胶普遍存在机械性能差、脆性大、拉伸性低等缺点，限制了淀粉水凝胶在生物酶催化方面的广泛应用。因此，改善淀粉水凝胶的相关性能使其在生物酶催化方面发挥更大的作用仍然是一项具有挑战性的任务。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种催化活性高，热稳定性、重复使用性及有机溶剂耐受性好，且制备简单、生产成本低廉、具有工业化