CN102206623A - 静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用 - Google Patents

静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN102206623A
CN102206623A CN 201110098834 CN201110098834A CN102206623A CN 102206623 A CN102206623 A CN 102206623A CN 201110098834 CN201110098834 CN 201110098834 CN 201110098834 A CN201110098834 A CN 201110098834A CN 102206623 A CN102206623 A CN 102206623A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mmol
membrane
cellulase
electrostatic spinning
nano
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201110098834
Other languages
English (en)
Inventor
李平
孙立明
张晨璐
刘博�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN 201110098834 priority Critical patent/CN102206623A/zh
Publication of CN102206623A publication Critical patent/CN102206623A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

本发明属于纳米材料制备技术和生物合成技术领域，一种静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用。将谷氨酰胺合成酶水溶液与聚乙烯醇混合，利用静电纺丝技术制备纳米纤维酶膜，以谷氨酸钠和乙胺为底物合成茶氨酸，并对反应条件进行了优化，在最适条件下，其酶活保留率为92.3%。

Description

静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术和生物合成技术领域，具体涉及一种静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用。
背景技术
茶氨酸是一种非蛋白质氨基酸，在生物体内发挥重要的生理、生化功能外，还具有很好的保健功能和药理作用，具有抗肿瘤、抗癌功效，还能够有效预防脑栓塞、脑中风、脑缺血以及老年痴呆疾病等，因此有广泛的应用前景。由于茶氨酸的自然资源有限，所以茶氨酸的合成与制备一直是国内外学者的研究热点。
在国外，目前茶氨酸主要以酶法转化工业化生产，而国内，除了有化学合成的制品外，天然茶叶中提取的产品，纯度不高于40%，所以高纯度生物制品主要依赖进口。日本已利用固定化微生物细胞技术酶法工业化大量合成茶氨酸，通过κ-卡拉胶固定假单胞菌，利用谷氨酰胺酶催化合成茶氨酸，但是转化效率低，所以仍存在如何进一步提高催化效率、降低成本等问题。因此，选择先进的细胞固定化技术提高催化效率，是实现茶氨酸高效合成的研究关键。
由于用静电纺丝的方法制备纳米纤维具有多孔性和连通性等诸多优势，在纳米纤维制备领域备受青睐。目前，由于纳米纤维在催化、生物医学、药学等方面的广泛用途，其越来越被人们关注。这些应用不仅取决于静电纺丝技术的一些参数设计，更加取决于用静电纺丝技术制备的纳米纤维作为载体所固定化的物质。已经报道的用静电纺丝的方法制备纳米纤维固定化脂肪酶的方法，主要通过共纺的方法将酶固定在聚合物载体上，来提高酶的回收率重复利用率。目前未见有报道关于用静电纺丝的方法制备的纳米纤维固定化谷氨酰胺合成酶方面的研究。
发明内容
本发明目的在于提供一种静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用。
本发明提出的静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法，具体步骤如下：
(1)称取聚乙烯醇 (PVA) 溶解于去离子水中，控制PVA浓度为5-12%（w/v, g/ml），80℃下搅拌1-4小时至完全溶解，冷却至室温，加入谷氨酰胺合成酶(GS)水溶液，得到GS/PVA混合纺丝液，室温搅拌，谷氨酰胺合成酶水溶液与聚乙烯醇溶液的体积比为1:9-1：1；
(2) 将步骤(1)所得的振荡均匀的溶液分别加入注射器内，装上直径0.6-1.2mm针头，调整针头到接收器的距离为5-20cm，调节电压在10-23kv，纺丝溶液流速控制在0.2-6ml/h，纺丝1-8h，将制备的薄膜放入真空干燥箱，4℃真空干燥12小时以上，即得所需产品。
本发明中，步骤(1)中所述搅拌时间为25-35分钟。
本发明提出的纳米纤维酶膜用于生物催化合成茶氨酸，具体步骤如下：
将纳米纤维酶膜(1-5g)加入到含有10-50 mmol L-1谷氨酸钠，5-15 mmol L-1盐酸乙胺，10-50 mmol L-1氯化镁，10-50 mmol L-1 2-巯基乙醇和5-20 mmol L-1 ATP二钠盐的100 mmolL-1 Tris-HCl缓冲溶液中，在26-34℃水浴中50-150rpm振荡反应10-60min；然后在10000rpm，4℃下离心8-12min，除去沉淀，收集上清液，即得所需产品。
本发明中，Tris-HCl缓冲溶液的pH值为6-9。
本发明优点在于:
1.   本发明实现了利用静电纺丝技术制备谷氨酰胺合成酶膜纳米纤维生物催化合成茶氨酸的方法，为静电纺丝技术提供了新的应用领域。
2.  本发明采用的聚合物是最终能够降解，对环境污染小，是一种环保的工艺。
3. 本发明的工艺简单，整个制备系统容易构建，操作简便，条件易控，成本低廉，产物的生态学特征容易调控，且可以回收方便，可以重复利用，适合于大规模工业生产。
4. 本发明制备的酶膜纳米纤维具有较好的生物相容性，在生物催化，组织工程有较为广阔的发展前景和应用空间。
附图说明
图1为实施例1的GS/PVA静电纺丝纳米纤维的扫描电镜图。
图2为实施例3温度对固定化酶活性的影响。
图3为实施例4的pH对固定化酶活性的影响。
图4为实施例5催化反应时间对固定化酶活性的影响。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例1：
(1)称取聚乙烯醇 (PVA) 溶解于去离子水中，控制PVA浓度为8%（w/v, g/ml），80℃下搅拌2小时至完全溶解，冷却至室温，加入谷氨酰胺合成酶(GS)水溶液，得到GS/PVA混合纺丝液，室温搅拌30分钟。
(2) 将振荡均匀的溶液分别加入注射器内，装上直径0.9 mm针头，调整针头到接收器的距离为12cm，调节电压在21kv，纺丝溶液流速控制在0.5ml/h，纺丝4 h，得到谷氨酰胺合成酶膜纳米纤维（见图1），将制备的薄膜放入真空干燥箱，4℃真空干燥过夜。
(3) 将上述制备的纳米纤维加入到含有25 mmol L-1谷氨酸钠，10 mmol L-1盐酸乙胺，25 mmol L-1氯化镁，25 mmol L-1 2-巯基乙醇和10 mmol L-1 ATP二钠盐的100 mmolL-1 Tris-HCl(pH 7.5)缓冲溶液中，在30℃水浴中100rpm振荡反应20min；然后在10000rpm，4℃下离心10min，除去沉淀，收集上清液。
实施例2：
(1)称取聚乙烯醇 (PVA) 溶解于去离子水中，控制PVA浓度为8%（w/v, g/ml），80℃下搅拌2小时至完全溶解，冷却至室温，加入谷氨酰胺合成酶(GS)水溶液，得到GS/PVA混合纺丝液（GS:PVA体积比为3:7），室温搅拌30分钟。
(2) 将振荡均匀的溶液分别加入注射器内，装上直径0.9 mm针头，调整针头到接收器的距离为12cm，调节电压在21kv，纺丝溶液流速控制在0.5ml/h，纺丝4 h，将制备的薄膜放入真空干燥箱，4℃真空干燥过夜。
(3) 将上述制备的纳米纤维加入到含有25 mmol L-1谷氨酸钠，10 mmol L-1盐酸乙胺，25 mmol L-1氯化镁，25 mmol L-1 2-巯基乙醇和10 mmol L-1 ATP二钠盐的100 mmolL-1 Tris-HCl(pH 7.5)缓冲溶液中，在30℃水浴中100rpm振荡反应20min；然后在10000rpm，4℃下离心10min，除去沉淀，收集上清液，得到茶氨酸。
实施例3：
将实施例2中制备的纳米纤维加入到含有25 mmol L-1谷氨酸钠，10 mmol L-1盐酸乙胺，25 mmol L-1氯化镁，25 mmol L-1 2-巯基乙醇和10 mmol L-1 ATP二钠盐的100 mmolL-1 Tris-HCl(pH 7.5)缓冲溶液中，在26-34℃水浴中100rpm振荡反应20min；然后在10000rpm，4℃下离心10min，除去沉淀，收集上清液；得到茶氨酸，通过实验显示最适反应温度为30℃（见图2）。
实施例4：
将实施例2中制备的纳米纤维加入到含有25 mmol L-1谷氨酸钠，10 mmol L-1盐酸乙胺，25 mmol L-1氯化镁，25 mmol L-1 2-巯基乙醇和10 mmol L-1 ATP二钠盐的100 mmolL-1 Tris-HCl(pH 6-9)缓冲溶液中，在30℃水浴中100rpm振荡反应20min；然后在10000rpm，4℃下离心10min，除去沉淀，收集上清液；得到茶氨酸，通过实验显示最适pH为7.5（见图3）。
实施例5：
将实施例2中制备的纳米纤维加入到含有25 mmol L-1谷氨酸钠，10 mmol L-1盐酸乙胺，25 mmol L-1氯化镁，25 mmol L-1 2-巯基乙醇和10 mmol L-1 ATP二钠盐的100 mmolL-1 Tris-HCl(pH 7.5)缓冲溶液中，在30℃水浴中100rpm振荡反应30-120 min；然后在10000rpm，4℃下离心10min，除去沉淀，收集上清液，得到茶氨酸；通过实验显示最适pH为7.5；通过实验显示最适反应时间60 min（见图4）。

Claims (4)

1.一种静电纺丝制备抗菌纳米纤维酶膜的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)称取聚乙烯醇溶解于去离子水中，控制PVA浓度为5-12%，80℃下搅拌1-4小时至完全溶解，冷却至室温，加入谷氨酰胺合成酶水溶液，得到GS/PVA混合纺丝液，室温搅拌30分钟，谷氨酰胺合成酶水溶液与聚乙烯醇溶液的体积比为1:9-1:1；
(2) 将振荡均匀的溶液分别加入注射器内，装上直径0.6-1.2mm针头，调整针头到接收器的距离为5-20cm，调节电压在10-23kv，纺丝溶液流速控制在0.2-6ml/h，纺丝1-8h，将制备的薄膜放入真空干燥箱，4℃真空干燥12小时以上，即得所需产品。
2.根据权利要求1所述的静电纺丝制备抗菌纳米纤维酶膜的方法，其特征在于步骤(1)中所述搅拌时间为25-35分钟。
3.一种如权利要求1所述的纳米纤维酶膜用于生物催化合成茶氨酸的应用，其特征在于具体步骤如下：
(1) 将纳米纤维酶膜1-5g加入到含有10-50 mmol L-1谷氨酸钠，5-15 mmol L-1盐酸乙胺，10-50 mmol L-1氯化镁，10-50 mmol L-1 2-巯基乙醇和5-20 mmol L-1 ATP二钠盐的100 mmolL-1 Tris-HCl缓冲溶液中，在26-34℃水浴中50-150rpm振荡反应30-120min；
(2) 然后在10000rpm，4℃下离心8-12min，除去沉淀，收集上清液，即得所需产品。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于Tris-HCl缓冲溶液的pH值为6-9。
CN 201110098834 2011-04-20 2011-04-20 静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用 Pending CN102206623A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110098834 CN102206623A (zh) 2011-04-20 2011-04-20 静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110098834 CN102206623A (zh) 2011-04-20 2011-04-20 静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102206623A true CN102206623A (zh) 2011-10-05

Family

ID=44695686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110098834 Pending CN102206623A (zh) 2011-04-20 2011-04-20 静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102206623A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114059234A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 成都大学 一种果蔬保鲜膜及其制备方法和用途

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101643712A (zh) * 2009-09-15 2010-02-10 南京师范大学 高效转化谷氨酰胺合成l-茶氨酸的大肠杆菌菌株及其应用
CN101671665A (zh) * 2009-10-27 2010-03-17 北京师范大学 一种制备电纺纤维膜固定化漆酶的方法
CN101962812A (zh) * 2010-09-19 2011-02-02 同济大学 一种静电纺丝制备抗菌纳米纤维复合膜的方法及其应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101643712A (zh) * 2009-09-15 2010-02-10 南京师范大学 高效转化谷氨酰胺合成l-茶氨酸的大肠杆菌菌株及其应用
CN101671665A (zh) * 2009-10-27 2010-03-17 北京师范大学 一种制备电纺纤维膜固定化漆酶的方法
CN101962812A (zh) * 2010-09-19 2011-02-02 同济大学 一种静电纺丝制备抗菌纳米纤维复合膜的方法及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《ENZYME and MICROBIAL TECHNOLOGY》 20021130 Hideyuki Suzuki et al. Enzymatic production of theanine,an "umami"component of tea,from glutamine and ethylamine with bacterial r-glutamyltranspeptidase 884-889 1-4 第31卷, 第6期 *
《化学进展》 20100930 代云容 等 静电纺丝纳米纤维膜固定化酶及其应用 1808-1818 1-4 第22卷, 第9期 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114059234A (zh) * 2021-11-26 2022-02-18 成都大学 一种果蔬保鲜膜及其制备方法和用途

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ren et al. Recent progress in multienzymes co-immobilization and multienzyme system applications
CN102943069B (zh) 共固定化葡萄糖氧化酶/过氧化氢酶微球及其在生产葡萄糖酸或其盐中的应用
Reshmy et al. Nanobiocatalysts: advancements and applications in enzyme technology
CN111876452A (zh) 一种利用生物酶一锅法制备玻色因的方法
Gupta et al. Immobilization of amyloglucosidase from SSF of Aspergillus niger by crosslinked enzyme aggregate onto magnetic nanoparticles using minimum amount of carrier and characterizations
CN102602997B (zh) 一种制备钒酸铟纳米颗粒的方法
CN104480101B (zh) 磁性纳米颗粒固定化氨基酰化酶的制备及其产品和应用
CN107022542B (zh) 海藻酸钠接枝衍生环糊精固定化细胞及其应用
CN102262114B (zh) 聚吡咯－壳聚糖－酶复合膜修饰电极的电化学制备方法
CN103014081A (zh) 3-氨基-4-(2,4,5-三氟苯基)丁酸甲酯的生物制备方法
CN110540986A (zh) 聚胺辅助天然多酚快速、稳定修饰磁性纳米固定化酶载体及应用
CN110433847A (zh) 一种二维复合光催化剂h-BN/Ti3C2/TiO2及其制备方法与应用
Ayub et al. Designing robust nano-biocatalysts using nanomaterials as multifunctional carriers-expanding the application scope of bio-enzymes
CN103642854B (zh) 谷氨酸棒杆菌固定化反复批次发酵产丁二酸的方法
Wang et al. Engineering balanced anions coupling with tailored functional groups of poly (ionic liquid) s immobilized lipase enables effective biodiesel production
CN105296459A (zh) 磁性核-壳型离子液体固定化脂肪酶的制备方法及在食用油脂加工中的应用
CN101265448B (zh) 油酯催化分离两相酶-膜生物反应器及其制备和应用
CN102206623A (zh) 静电纺丝制备纳米纤维酶膜的方法及其应用
CN101712951A (zh) 一种基于固定化方法的脂肪酶固定方法及其在阿魏酸酯化反应中的应用
CN107164360B (zh) 海藻酸钠接枝天然环糊精固定化细胞及其应用
CN106636054A (zh) 一种用于转化合成有机酸的微生物催化载体及其制备方法
Xu et al. Cellulase immobilization on zeolitic imidazolate frameworks for boosting cellulose hydrolysis at high solids loading
CN105671115A (zh) 一种构建微生物共培养体系产细菌纤维素的方法
KR102083736B1 (ko) 효소 기반 금속-단백질 하이브리드 메탄올 생산용 촉매
CN102994559B (zh) 一种提高厌氧细菌发酵产氢活性的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111005