CN107418947A - 一种高活性固定化退浆酶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高活性固定化退浆酶的制备方法，涉及生物酶制剂制备领域，具体步骤为：首先制备海藻酸钠‑明胶复合水凝胶；然后制备纳米氧化钛溶胶，最后配制质量浓度为5‑10％的退浆酶溶液，并将其加入到纳米氧化钛溶胶中，调节其pH至中性，然后滴加上述制得的复合水凝胶，滴加完毕后，30℃下搅拌5h，放入三辊研磨机中研磨，过滤，固体用去离子水洗涤，干燥，研磨，得到固定化退浆酶。本发明制得的固定化酶热稳定性好，重复使用性能优异。

Description

一种高活性固定化退浆酶的制备方法
技术领域：
本发明涉及生物酶制剂制备领域，具体的涉及一种高活性固定化退浆酶的制备方法。
背景技术：
织物在织造过程中，纤维需要上浆，增加牢度。织坯进行染色、漂白、印花时需要将浆料去掉，印花后也需要把印花的浆料去掉。退浆的好坏，直接影响成品的质量，如手感、白度、光洁度、给色量、白芯及强度等。目前大多采用淀粉浆料上浆，而退浆的方法很多，可以用烧碱、硫酸、双氧水等，但这些化工产品不仅有损织物，操作麻烦，而且会污染环境。利用酶制剂α-淀粉酶在一定条件下，可将淀粉浆迅速变为糊精，液化后的可溶性糊精随水洗而洗净，达到退浆的目的。酶法退浆可用于棉布、丝绸、维纶、粘胶纤维、混纺织物、色织府绸和化纤混纺等织物。
酶法退浆其优越性很多，被愈来愈多工厂所采纳，特别是一些高级织物非用酶退浆不可。在国外，酶法退浆工艺占很大比例。其特点是：高效高速，适合高温退浆，时间短，退浆率可达90％一95％；织物不受损伤，退浆后织物手感柔软、丰满，光洁度强，染色鲜艳；退浆和固色可以同浴处理，缩短工艺流程，提高劳动生产率；用于炼白，能提高毛细管效应，并能改善劳动生产条件、节约燃料、降低成本，能用于连续化大生产，酶工艺中常用的就是退浆酶。
退浆酶利用微生物发酵而成的淀粉酶与其他有效物质组成的复合物，目前退浆所用淀粉酶有两种：耐高温α-淀粉酶和中温淀粉酶；但是将退浆酶直接用于织物退浆时，其应用条件较为苛刻，稳定性差，重复使用性能不好。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高活性固定化退浆酶的制备方法，该方法制得的固定化退浆酶稳定性好，重复使用性能优异，其酶活性大。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高活性固定化退浆酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)用双氧水对海藻酸钠进行处理，并将处理后的海藻酸钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得改性海藻酸钠水溶液；
(2)明胶和去离子水混合制得明胶溶液，并向明胶溶液中加入四水硝酸钙，搅拌至固体溶解，得到混合溶液；
(3)将步骤(1)制得的改性海藻酸钠水溶液缓慢加入到步骤(2)制得的混合溶液中，边加入边搅拌，加入完毕后，继续搅拌2-6h，得到复合水凝胶；
(4)将无水乙醇和冰醋酸混合搅拌均匀，缓慢加入四氯化钛，搅拌制得的混合液转移至反应釜中，滴加三乙胺，150℃下反应10-15h，反应结束后，冷却至室温制得纳米氧化钛溶胶；
(5)配制质量浓度为5-10％的退浆酶溶液，并将其加入到纳米氧化钛溶胶中，调节其pH至中性，然后滴加上述制得的复合水凝胶，滴加完毕后，30℃下搅拌5h，放入三辊研磨机中研磨，过滤，固体用去离子水洗涤，干燥，研磨，得到固定化退浆酶。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，双氧水和海藻酸钠的质量比为(0.005-0.01):1。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述改性海藻酸钠水溶液的质量浓度为1-5％。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述明胶溶液的质量浓度为4％。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述四水硝酸钙与明胶的质量比为1：(1.5-4)。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述改性海藻酸钠水溶液、混合溶液的质量比为(1-4)：(6-8)。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，改性海藻酸钠水溶液的滴加速度为2-6mL/min。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述四氯化钛的滴加速度为1.5-3.5mL/min。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述无水乙醇、冰醋酸、四氯化钛、三乙胺的体积比为30:30：(0.7-1.5)：1。
作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述退浆酶溶液、纳米氧化钛溶胶、复合水凝胶的质量比为1:3:(1-3)。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用包覆法制备固定化酶，以纳米氧化钛为核，海藻酸钠明胶交联水凝胶包覆，制得的固定化酶生物相容性好，耐高温性能优异，而且本发明合理调节海藻酸钠、明胶复合水凝胶的制备条件，以及纳米氧化钛的制备条件，制得的纳米氧化钛分散性好，包埋效果好，制得的固定化酶重复使用性好。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高活性固定化退浆酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)用双氧水对海藻酸钠进行处理，并将处理后的海藻酸钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得改性海藻酸钠水溶液；其中，双氧水和海藻酸钠的质量比为0.005:1；改性海藻酸钠水溶液的质量浓度为1％；
(2)明胶和去离子水混合制得明胶溶液，并向明胶溶液中加入四水硝酸钙，搅拌至固体溶解，得到混合溶液；其中，明胶溶液的质量浓度为4％；四水硝酸钙与明胶的质量比为1：1.5；
(3)将步骤(1)制得的改性海藻酸钠水溶液缓慢加入到步骤(2)制得的混合溶液中，边加入边搅拌，加入完毕后，继续搅拌2h，得到复合水凝胶；其中，改性海藻酸钠水溶液、混合溶液的质量比为1：6；改性海藻酸钠水溶液的滴加速度为2mL/min；
(4)将无水乙醇和冰醋酸混合搅拌均匀，缓慢加入四氯化钛，搅拌制得的混合液转移至反应釜中，滴加三乙胺，150℃下反应10h，反应结束后，冷却至室温制得纳米氧化钛溶胶；其中，四氯化钛的滴加速度为1.5mL/min；无水乙醇、冰醋酸、四氯化钛、三乙胺的体积比为30:30：0.7：1；
(5)配制质量浓度为5％的退浆酶溶液，并将其加入到纳米氧化钛溶胶中，调节其pH至中性，然后滴加上述制得的复合水凝胶，滴加完毕后，30℃下搅拌5h，放入三辊研磨机中研磨，过滤，固体用去离子水洗涤，干燥，研磨，得到固定化退浆酶；其中，退浆酶溶液、纳米氧化钛溶胶、复合水凝胶的质量比为1:3:1。
实施例2
一种高活性固定化退浆酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)用双氧水对海藻酸钠进行处理，并将处理后的海藻酸钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得改性海藻酸钠水溶液；其中，双氧水和海藻酸钠的质量比为0.01:1；改性海藻酸钠水溶液的质量浓度为5％；
(2)明胶和去离子水混合制得明胶溶液，并向明胶溶液中加入四水硝酸钙，搅拌至固体溶解，得到混合溶液；其中，明胶溶液的质量浓度为4％；四水硝酸钙与明胶的质量比为1：4；
(3)将步骤(1)制得的改性海藻酸钠水溶液缓慢加入到步骤(2)制得的混合溶液中，边加入边搅拌，加入完毕后，继续搅拌6h，得到复合水凝胶；其中，改性海藻酸钠水溶液、混合溶液的质量比为4：8；改性海藻酸钠水溶液的滴加速度为6mL/min；
(4)将无水乙醇和冰醋酸混合搅拌均匀，缓慢加入四氯化钛，搅拌制得的混合液转移至反应釜中，滴加三乙胺，150℃下反应15h，反应结束后，冷却至室温制得纳米氧化钛溶胶；其中，四氯化钛的滴加速度为3.5mL/min；无水乙醇、冰醋酸、四氯化钛、三乙胺的体积比为30:30：1.5：1；
(5)配制质量浓度为10％的退浆酶溶液，并将其加入到纳米氧化钛溶胶中，调节其pH至中性，然后滴加上述制得的复合水凝胶，滴加完毕后，30℃下搅拌5h，放入三辊研磨机中研磨，过滤，固体用去离子水洗涤，干燥，研磨，得到固定化退浆酶；其中，退浆酶溶液、纳米氧化钛溶胶、复合水凝胶的质量比为1:3:3。
实施例3
一种高活性固定化退浆酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)用双氧水对海藻酸钠进行处理，并将处理后的海藻酸钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得改性海藻酸钠水溶液；其中，双氧水和海藻酸钠的质量比为0.006:1；改性海藻酸钠水溶液的质量浓度为1-5％；
(2)明胶和去离子水混合制得明胶溶液，并向明胶溶液中加入四水硝酸钙，搅拌至固体溶解，得到混合溶液；其中，明胶溶液的质量浓度为4％；四水硝酸钙与明胶的质量比为1：2；
(3)将步骤(1)制得的改性海藻酸钠水溶液缓慢加入到步骤(2)制得的混合溶液中，边加入边搅拌，加入完毕后，继续搅拌3h，得到复合水凝胶；其中，改性海藻酸钠水溶液、混合溶液的质量比为2：6.5；改性海藻酸钠水溶液的滴加速度为3mL/min；
(4)将无水乙醇和冰醋酸混合搅拌均匀，缓慢加入四氯化钛，搅拌制得的混合液转移至反应釜中，滴加三乙胺，150℃下反应11h，反应结束后，冷却至室温制得纳米氧化钛溶胶；其中，四氯化钛的滴加速度为2mL/min；无水乙醇、冰醋酸、四氯化钛、三乙胺的体积比为30:30：1.0：1；
(5)配制质量浓度为6％的退浆酶溶液，并将其加入到纳米氧化钛溶胶中，调节其pH至中性，然后滴加上述制得的复合水凝胶，滴加完毕后，30℃下搅拌5h，放入三辊研磨机中研磨，过滤，固体用去离子水洗涤，干燥，研磨，得到固定化退浆酶；其中，退浆酶溶液、纳米氧化钛溶胶、复合水凝胶的质量比为1:3:1.5。
实施例4
一种高活性固定化退浆酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)用双氧水对海藻酸钠进行处理，并将处理后的海藻酸钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得改性海藻酸钠水溶液；其中，双氧水和海藻酸钠的质量比为0.007:1；改性海藻酸钠水溶液的质量浓度为3％；
(2)明胶和去离子水混合制得明胶溶液，并向明胶溶液中加入四水硝酸钙，搅拌至固体溶解，得到混合溶液；其中，明胶溶液的质量浓度为4％；四水硝酸钙与明胶的质量比为1：2.5；
(3)将步骤(1)制得的改性海藻酸钠水溶液缓慢加入到步骤(2)制得的混合溶液中，边加入边搅拌，加入完毕后，继续搅拌4h，得到复合水凝胶；其中，改性海藻酸钠水溶液、混合溶液的质量比为3：7；改性海藻酸钠水溶液的滴加速度为4mL/min；
(4)将无水乙醇和冰醋酸混合搅拌均匀，缓慢加入四氯化钛，搅拌制得的混合液转移至反应釜中，滴加三乙胺，150℃下反应12h，反应结束后，冷却至室温制得纳米氧化钛溶胶；其中，四氯化钛的滴加速度为2.5mL/min；无水乙醇、冰醋酸、四氯化钛、三乙胺的体积比为30:30：1.2：1；
(5)配制质量浓度为7％的退浆酶溶液，并将其加入到纳米氧化钛溶胶中，调节其pH至中性，然后滴加上述制得的复合水凝胶，滴加完毕后，30℃下搅拌5h，放入三辊研磨机中研磨，过滤，固体用去离子水洗涤，干燥，研磨，得到固定化退浆酶；其中，退浆酶溶液、纳米氧化钛溶胶、复合水凝胶的质量比为1:3:2。
实施例5
一种高活性固定化退浆酶的制备方法，包括以下步骤：
(1)用双氧水对海藻酸钠进行处理，并将处理后的海藻酸钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得改性海藻酸钠水溶液；其中，双氧水和海藻酸钠的质量比为0.008:1；改性海藻酸钠水溶液的质量浓度为4％；
(2)明胶和去离子水混合制得明胶溶液，并向明胶溶液中加入四水硝酸钙，搅拌至固体溶解，得到混合溶液；其中，明胶溶液的质量浓度为4％；四水硝酸钙与明胶的质量比为1：3.5；
(3)将步骤(1)制得的改性海藻酸钠水溶液缓慢加入到步骤(2)制得的混合溶液中，边加入边搅拌，加入完毕后，继续搅拌5h，得到复合水凝胶；其中，改性海藻酸钠水溶液、混合溶液的质量比为3.5：7.5；改性海藻酸钠水溶液的滴加速度为5mL/min；
(4)将无水乙醇和冰醋酸混合搅拌均匀，缓慢加入四氯化钛，搅拌制得的混合液转移至反应釜中，滴加三乙胺，150℃下反应14h，反应结束后，冷却至室温制得纳米氧化钛溶胶；其中，四氯化钛的滴加速度为3mL/min；无水乙醇、冰醋酸、四氯化钛、三乙胺的体积比为30:30：1.3：1；
(5)配制质量浓度为5-10％的退浆酶溶液，并将其加入到纳米氧化钛溶胶中，调节其pH至中性，然后滴加上述制得的复合水凝胶，滴加完毕后，30℃下搅拌5h，放入三辊研磨机中研磨，过滤，固体用去离子水洗涤，干燥，研磨，得到固定化退浆酶；其中，退浆酶溶液、纳米氧化钛溶胶、复合水凝胶的质量比为1:3:2.5。
下面对本发明制得的固定化退浆酶进行性能测试。
1、热稳定性研究
取试管若干支，分别加入游离退浆酶和固定化退浆酶，放置在70℃下，每隔一段时间取出后反应一定时间，分别测定各管中酶的活力。
测试结果显示，游离退浆酶的热稳定性优于固定化酶；固定化酶在6h以内能保持较高的活性，而游离酶活性仅为原有酶活性的三分之一。
2、固定化酶重复使用稳定性研究
取试管两支，分别加入固定化退浆酶，然后加入底物进行反应，反应后分离出反应液，然后将固定化酶再进行反应，反复多次，监测酶的活力变化。
测试结果显示：游离酶在重复使用7次之后，活性仅为原来的40％，而对于固定化酶，活性为原料的93.5％。

Claims (10)

1.一种高活性固定化退浆酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用双氧水对海藻酸钠进行处理，并将处理后的海藻酸钠和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得改性海藻酸钠水溶液；
(2)明胶和去离子水混合制得明胶溶液，并向明胶溶液中加入四水硝酸钙，搅拌至固体溶解，得到混合溶液；
(3)将步骤(1)制得的改性海藻酸钠水溶液缓慢加入到步骤(2)制得的混合溶液中，边加入边搅拌，加入完毕后，继续搅拌2-6h，得到复合水凝胶；
(4)将无水乙醇和冰醋酸混合搅拌均匀，缓慢加入四氯化钛，搅拌制得的混合液转移至反应釜中，滴加三乙胺，150℃下反应10-15h，反应结束后，冷却至室温制得纳米氧化钛溶胶；
(5)配制质量浓度为5-10％的退浆酶溶液，并将其加入到纳米氧化钛溶胶中，调节其pH至中性，然后滴加上述制得的复合水凝胶，滴加完毕后，30℃下搅拌5h，放入三辊研磨机中研磨，过滤，固体用去离子水洗涤，干燥，研磨，得到固定化退浆酶。
2.如权利要求1所述的一种高活性固定化退浆酶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，双氧水和海藻酸钠的质量比为(0.005-0.01):1。
3.如权利要求1所述的一种高活性固定化退浆酶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述改性海藻酸钠水溶液的质量浓度为1-5％。
4.如权利要求1所述的一种高活性固定化退浆酶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述明胶溶液的质量浓度为4％。
5.如权利要求1所述的一种高活性固定化退浆酶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述四水硝酸钙与明胶的质量比为1：(1.5-4)。
6.如权利要求1所述的一种高活性固定化退浆酶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述改性海藻酸钠水溶液、混合溶液的质量比为(1-4)：(6-8)。
7.如权利要求1所述的一种高活性固定化退浆酶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，改性海藻酸钠水溶液的滴加速度为2-6mL/min。
8.如权利要求1所述的一种高活性固定化退浆酶的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述四氯化钛的滴加速度为1.5-3.5mL/min。
9.如权利要求1所述的一种高活性固定化退浆酶的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述无水乙醇、冰醋酸、四氯化钛、三乙胺的体积比为30:30：(0.7-1.5)：1。
10.如权利要求1所述的一种高活性固定化退浆酶的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述退浆酶溶液、纳米氧化钛溶胶、复合水凝胶的质量比为1:3:(1-3)。
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