CN107760668B - 中空介孔纳米碳球固定化酶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中空介孔纳米碳球固定化酶及其制备方法，该中空介孔纳米碳球固定化酶，包括酶和用于固定所述酶的载体中空介孔纳米碳球，所述的中空介孔纳米碳球的颗粒直径为300～400nm，比表面积为1100～1200m2/g，外壳厚度为20～60nm，空腔尺寸为250～350nm，介孔的孔径尺寸为8～14nm；其制备方法包括如下步骤：1)二氧化硅/间苯二酚‑甲醛低聚物(SiO2@RF)的制备；2)二氧化硅/碳(SiO2@C)的制备；3)中空介孔纳米碳球的制备；4)酶在中空介孔纳米碳球上的固定化。本发明所述中空介孔纳米碳球固定化酶的物理构造和疏水性表面，可大幅度提高酶的固载量和稳定性，有利于酶活性位点的暴露，与常规吸附材料相比更有利于酶的吸附固定化与活性保持。

Description

中空介孔纳米碳球固定化酶及其制备方法
技术领域
本发明属于酶固定化技术领域，涉及一种中空介孔纳米碳球固定化酶及其制备方法。
背景技术
酶是一种绿色、高效的生物催化剂。但游离态的酶稳定性差，活性不高，且难以回收再利用，大大限制了其在工业中的应用。酶的固定化是指将天然的游离酶限定在一定空间而不能自由移动的一种技术，对酶的催化活性和稳定性均有较大提升。目前固定化酶在食品、医学、能源、环境等领域均得到了广泛的应用。固定化酶的载体是影响其性能的主要因素。常用的载体包括多孔硅材料、大孔树脂、分子筛等。硅胶等载体直接吸附固定化酶稳定性不高，酶容易脱落，需要进行复杂的表面改性；孔径大小要与酶的尺寸相匹配，过大容易造成酶的流失，过小会造成酶难以进入孔内，导致固载量低。专利ZL201110350307.0公开了一种凹凸棒土上固定化酶的方法，但需要对凹凸棒土表面进行复杂的硅烷化改性，且酶固载量不高；专利102443579A公开了一种应用双亲性多孔中空碳微球制备固定化酶的方法，中空碳材料的前驱体为酵母，酵母碳化形成载体材料的尺寸为微米级，比表面积不大，造成酶固载量不高(<30.23mg/g)，孔径大于50nm，造成酶在使用过程中容易泄漏，稳定性不够高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种中空介孔纳米碳球固定化酶及其制备方法，能够大幅度提高酶固载量和稳定性，且无需表面改性即能实现酶的吸附固定化，酶活性高。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种中空介孔纳米碳球固定化酶，包括酶和用于固定所述酶的载体中空介孔纳米碳球，所述的中空介孔纳米碳球的颗粒直径为300～400nm，比表面积为1100～1200m2/g，外壳厚度为20～60nm，空腔尺寸为250～350nm，介孔的孔径尺寸为8～14nm。
按上述方案，所述中空介孔纳米碳球固定化酶的固载量在100～300mg/g范围内。
按上述方案，所述的酶主要包括脂肪酶、磷脂酶、漆酶、氧化酶、纤维素酶、蛋白酶或水解酶等。
上述中空介孔纳米碳球固定化酶的制备方法，主要步骤如下：
1)二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)的制备：将硅源分散到反应溶剂中，加入催化剂和间苯二酚、甲醛，进行搅拌反应，所得固体即为二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)；
2)二氧化硅/碳复合物(SiO2@C)的制备：将二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)在保护气体的作用下进行煅烧，得到二氧化硅/碳复合物(SiO2@C)；
3)中空介孔纳米碳球的制备：用氢氟酸水溶液浸泡二氧化硅/碳复合物(SiO2@C)去除二氧化硅模板，得到中空介孔纳米碳球；
4)酶在中空介孔纳米碳球上的固定化：将酶分散到缓冲溶液中，配制得到酶溶液；将中空介孔纳米碳球置于酶溶液和有机溶剂的混合溶液中进行酶的固定化，得到中空介孔纳米碳球固定化酶。
按上述方案，步骤1)中所述的硅源为四乙氧基硅烷和四丙氧基硅烷等中的一种或几种按任意比例的混合物。优选地，所述的硅源为四乙氧基硅烷和四丙氧基硅烷的混合物，两者的摩尔比为(0.3～3):1。
按上述方案，步骤1)中，硅源间苯二酚甲醛的比例为1mL：(0.15-0.2)g：(0.22-0.32)mL；硅源在反应溶剂中的浓度范围3.5％-5.5％(mL/mL)。
按上述方案，步骤1)中，所述的反应溶剂由无水乙醇和水组成，两者体积比为7:1～2:1，催化剂为25～28wt％的浓氨水，添加量为反应溶剂体积的3～5％。
按上述方案，步骤1)中，所述的搅拌反应的温度为20～40℃，时间为20～30h。
按上述方案，步骤2)中，所述煅烧的温度为600～800℃，时间为4～6h。
按上述方案，步骤4)中，所述的有机溶剂为正己烷、正庚烷、异辛烷或丙酮等。
按上述方案，步骤4)中，中空介孔纳米碳球、酶和有机溶剂的质量比为1g:(120～450)mg：(5～15)mL。
按上述方案，步骤4)中，酶的固定化温度为4～10℃，时间为0.5～3h。
本发明还提供一种更为优选地中空介孔纳米碳球固定化酶的制备方法，具体步骤如下：
1)二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)的制备：将硅源分散到反应溶剂中，加入催化剂，搅拌均匀后加入间苯二酚和甲醛，进行搅拌反应，反应结束后，依次用水洗和乙醇洗，干燥后得到二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)。本步骤中，硅源在反应体系中先水解缩合成二氧化硅颗粒，随后，间苯二酚和甲醛聚合得到的低聚物包覆在二氧化硅颗粒上。
2)二氧化硅/碳(SiO2@C)的制备：将干燥后得到的SiO2@RF置于管式炉中，以高纯氮气为保护气体，于600～800℃下煅烧4～6h，得到二氧化硅/碳复合物(SiO2@C)。本步骤中，间苯二酚-甲醛低聚物为碳的前驱体，经高温煅烧后，包覆在二氧化硅颗粒上的低聚物转变为碳材料。
3)中空介孔纳米碳球的制备：用氢氟酸水溶液浸泡去除SiO2@C中的二氧化硅模板，并洗涤至中性，干燥，得到中空介孔纳米碳球；
4)酶在中空介孔纳米碳球上的固定化：按酶与磷酸盐缓冲溶液的比例为8～15mg:1mL，将酶分散到pH为5.0～7.0的磷酸盐缓冲溶液中，得到酶溶液；然后，按照中空介孔纳米碳球、酶溶液和有机溶剂的比例为1g:(15～30)mL:(5～15)mL，将中空介孔纳米碳球置于酶溶液和有机溶剂的混合溶液中进行酶的固定化，反应完成后经洗涤干燥，得到以中空介孔纳米碳球为载体的固定化酶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明首次提出以中空介孔纳米碳球为载体来固定化酶，结合了纳米材料和介孔材料的优势，具有较大的比表面积和中空、介孔的特殊结构，与普通介孔材料相比，为酶的固定化提供了更大的空间，可大幅提高酶的固载量和稳定性。
2.本发明所述中空介孔纳米碳球表面具有疏水特性，固定化酶时无需复杂的表面改性，即可通过疏水相互作用实现酶的吸附固定化，此外其疏水的表面特性有利于脂肪酶等酶活性位点的暴露；
3.本发明所述中空介孔纳米碳球固定化酶，不仅可以将酶固定化到中空介孔纳米碳球的外表面，还可以将酶固定化到中空空腔的内表面，与普通介孔材料相比可有效避免酶在反应过程中受到摩擦和剪切力损伤和泄露，从而大幅提高酶的稳定性和活性。
4、本发明所述中空介孔纳米碳球固定化酶，具有制备方法简单，产量高，固定化步骤简洁，适用的酶种类多，易回收利用等特点。
附图说明
图1位中空介孔纳米碳球的扫描电镜图。
具体实施方式
以下的实施例仅用于详细阐明本发明的内容，便于更好地理解本发明，包含在本发明保护的范围之内，但不限制本发明。
下述实施例中，步骤1)中所述搅拌的速率为200～500转/分钟；步骤3)中所述的氢氟酸水溶液质量溶度为5～15％，浸泡时间为24h左右；步骤4)中所述固定化酶所需的有机溶剂为正己烷、正庚烷、异辛烷或丙酮等。
实施例1
一种中空介孔纳米碳球固定化酶及其制备方法，它包括如下步骤：
1)二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)的制备：将96mmol(27.68mL)的四丙氧基硅烷分散到640mL体积比为7:1的乙醇/水反应溶剂中，加入24mL、25％～28％浓氨水作为催化剂，搅拌20min，随后加入3.2g间苯二酚和4.48mL甲醛，25℃搅拌反应24h，反应结束后，依次用蒸馏水和乙醇各洗三次，50℃干燥，得到二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)；
2)二氧化硅/碳(SiO2@C)复合物的制备：将干燥后得到的SiO2@RF置于管式炉中，以高纯氮气为保护气体，以5℃/min的升温速率从室温升至600℃，并在600℃下煅烧5h，得到二氧化硅/碳复合物(SiO2@C)；
3)中空介孔纳米碳球的制备：用质量浓度为5％的氢氟酸水溶液浸泡SiO2@C 24h除去SiO2@C中的二氧化硅模板，反应结束后，用蒸馏水洗至中性，乙醇洗3次，50℃真空干燥，得到中空介孔纳米碳球；经电镜观察，该中空介孔纳米碳球颗粒直径为300～350nm，外壳厚度为20～40nm，空腔尺寸为250～280nm，孔径尺寸为8～10nm，比表面积为1100～1050m2/g；
4)酶在中空介孔纳米碳球上的固定化：将15mg南极假丝酵母脂肪酶分散到1mL、20mmol、pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液中，配制酶溶液；然后，将1g中空介孔纳米碳球分散到30mL酶溶液和15mL正己烷的混合溶液中，同时超声10min和抽真空10min后，于恒温振荡器中进行酶的固定化，反应温度为4℃，振荡速度为160转/分钟，反应时间为0.5h，反应完成后，缓冲溶液清洗3次，离心分离后冷冻干燥，得到中空介孔纳米碳球固定化酶，固载量为300mg/g。
应用：α-亚麻酸植物甾醇酯的合成：称取植物甾醇4.5g，按α-亚麻酸与植物甾醇摩尔比为5:1称取α-亚麻酸，2.0g中空介孔纳米碳球固定化酶(实施例1)，加入100mL正己烷，置于55℃恒温水浴中反应4h，搅拌转速为300转/分钟；反应完毕后离心除去固定化酶，减压蒸馏除去溶剂，甾醇酯化率为94.7％。中空介孔纳米碳球固定化酶经正己烷清洗3次后回收，重复上述反应10次，甾醇酯化率仍大于88％。
对比例1：专利申请102443579A中，酶固载量仅为3～30mg/g；专利ZL201110350307.0中，凹凸棒土固定化酶的固载量仅为20～50mg/g远低于本专利100～300mg/g的酶固载量；同样条件下反应10h，凹凸棒土催化的甾醇酯化率仅有90.3％，重复使用5次，转化率下降到81％。这是由于中空介孔纳米碳球疏水的表面性质，适宜的介孔尺寸和中空的内部结构，可减少酶在使用过程中的摩擦损伤和流失，因此中空介孔纳米碳球固定化酶催化活性和稳定性要远高于凹凸棒土固定化酶。
实施例2
一种中空介孔纳米碳球固定化酶及其制备方法，它包括如下步骤：
1)二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)的制备：将96mmol(21.00mL)的四乙氧基硅烷分散到640mL体积比为2:1的乙醇/水反应溶剂中，加入20mL、25％～28％浓氨水作为催化剂，搅拌20min，随后加入3.2g间苯二酚和4.48mL甲醛，25℃搅拌反应24h，反应结束后，依次用蒸馏水和乙醇各洗三次，50℃干燥，得到二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)；
2)二氧化硅/碳(SiO2@C)的制备：将干燥后得到的SiO2@RF置于管式炉中，以高纯氮气为保护气体，以5℃/min的升温速率从室温升至800℃，并在800℃下煅烧5h，得到二氧化硅/碳复合物(SiO2@C)；
3)中空介孔纳米碳球的制备：用质量浓度为5％的氢氟酸水溶液浸泡SiO2@C 24h除去二氧化硅模板，反应结束后，用蒸馏水洗至中性，乙醇洗3次，50℃真空干燥，得到中空介孔纳米碳球；经电镜观察，该中空介孔纳米碳球颗粒直径为350～380nm，外壳厚度为40～50nm，空腔尺寸为300～320nm，孔径尺寸为11～13nm，比表面积为1150～1180m2/g；
4)酶在中空介孔纳米碳球上的固定化：将8mg磷脂酶A1分散到1mL、100mmol、pH5.0的磷酸盐缓冲溶液中，配制酶溶液；然后，将1g中空介孔纳米碳球分散到磷脂15mL酶溶液和5mL正庚烷的混合溶液中，同时超声10min和抽真空10min后，于恒温振荡器中进行酶的固定化，反应温度为6℃，振荡速度为160转/分钟，反应时间为1h，反应完成后，缓冲溶液清洗3次，离心分离后冷冻干燥，得到以中空介孔纳米碳球为载体的固定化酶，固载量为100mg/g。
应用：磷脂的合成：称取大豆粉末磷脂4.2g，按共轭亚油酸乙酯与大豆粉末磷脂摩尔比为5:1称取共轭亚油酸乙酯，1.0g中空介孔纳米碳球固定化酶(实施例2)，加入100mL正己烷，置于50℃恒温振荡器中反应24h，振荡速率为200转/分钟，反应完毕后离心除去固定化酶，减压蒸馏除去溶剂，功能磷脂中共轭亚油酸含量为28.7％。该固定化酶回收后经正己烷清洗3次后，重复上述反应5次后，酯化率仍大于19.1％。
实施例3
一种中空介孔纳米碳球固定化酶及其制备方法，它包括如下步骤：
1)二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)的制备：将24mmol(5.25mL)的四乙氧基硅烷和72mmol(20.76mL)的四丙氧基硅烷分散到640mL体积比为3:1的乙醇/水反应溶剂中，加入32mL、25％～28％浓氨水作为催化剂，搅拌20min，随后加入3.2g间苯二酚和4.48mL甲醛，25℃搅拌反应24h，反应结束后，依次用蒸馏水和乙醇各洗三次，50℃干燥，得到二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)；；
2)二氧化硅/碳(SiO2@C)的制备：将干燥后得到的SiO2@RF置于管式炉中，以高纯氮气为保护气体，以5℃/min的升温速率从室温升至700℃，并在700℃下煅烧5h，得到二氧化硅/碳复合物(SiO2@C)；
3)中空介孔纳米碳球的制备：用质量浓度为5％的氢氟酸水溶液浸泡SiO2@C 24h除去二氧化硅模板，反应结束后，用蒸馏水洗至中性，乙醇洗3次，50℃真空干燥，得到中空介孔纳米碳球；经电镜观察，该中空介孔纳米碳球颗粒直径为380～400nm，外壳厚度为50～60nm，空腔尺寸为320～350nm，孔径尺寸为13～14nm，比表面积为1180～1200m2/g；
4)酶在中空介孔纳米碳球上的固定化：将12mg纤维素酶分散到1mL、50mmol、pH5.0的磷酸盐缓冲溶液中，配制酶溶液；然后，将1g中空介孔纳米碳球分散到25mL酶溶液和10mL异辛烷的混合溶液中，同时超声10min和抽真空10min后，于恒温振荡器中进行酶的固定化，反应温度为8℃，振荡速度为160转/分钟，反应时间为2h，反应完成后，缓冲溶液清洗3次，用异丙醇浸泡0.5h，离心分离后冷冻干燥，得到以中空介孔纳米碳球为载体的固定化酶，固载量为200mg/g。
应用：羧甲基纤维素钠的催化水解：将20mg中空介孔纳米碳球固定化酶(实施例3)添加到1mL羧甲基纤维素钠溶液中(1g/100mL，由pH 4.8的醋酸盐缓冲溶液配制)；然后置于50℃恒温水浴中振荡30min；反应结束后，离心分离固定化酶，向所得清液中加入3,5-二硝基水杨酸(DNS)1mL，放入沸水浴中反应5min，冷却至室温后用蒸馏水定容至10mL，在540nm波长下用分光光度计测定吸光度。一个酶活力单位(U)定义为1g固定化酶在50℃、pH 4.8的条件下，每分钟水解底物羧甲基纤维素钠产生1μmol葡萄糖所需的酶量。结果表明，中空介孔纳米碳球固定化酶的酶活力为103.2U/g载体。
实施例4
一种中空介孔纳米碳球固定化酶及其制备方法，它包括如下步骤：
1)二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)的制备：将72mmol(15.75mL)的四乙氧基硅烷和24mmol(6.92mL)的四丙氧基硅烷分散到640mL体积比为7:1的乙醇/水反应溶剂中，加入28mL、25％～28％浓氨水作为催化剂，搅拌20min，随后加入3.2g间苯二酚和4.48mL甲醛，25℃搅拌反应24h，反应结束后，依次用蒸馏水和乙醇各洗三次，50℃干燥，得到二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物(SiO2@RF)；
2)二氧化硅/碳(SiO2@C)的制备：将干燥后得到的SiO2@RF置于管式炉中，以高纯氮气为保护气体，以5℃/min的升温速率从室温升至750℃，并在750℃下煅烧5h，得到二氧化硅/碳复合物(SiO2@C)；
3)中空介孔纳米碳球的制备：用质量浓度为5％的氢氟酸水溶液浸泡SiO2@C 24h除去二氧化硅模板，反应结束后，用蒸馏水洗至中性，乙醇洗3次，50℃真空干燥，得到中空介孔纳米碳球；经电镜观察，该中空介孔纳米碳球颗粒直径为360～380nm，外壳厚度为50～60nm，空腔尺寸为320～340nm，孔径尺寸为12～14nm，比表面积为1180～1200m2/g；
4)酶在中空介孔纳米碳球上的固定化：将15mg木瓜蛋白酶分散到1mL、80mmol、pH6.0的磷酸盐缓冲溶液中，配制酶溶液；然后，将1g中空介孔纳米碳球分散到30mL酶溶液和15mL丙酮的混合溶液中，同时超声10min和抽真空10min后，于恒温振荡器中进行酶的固定化，反应温度为10℃，振荡速度为160转/分钟，反应时间为3h，反应完成后，缓冲溶液清洗3次，离心分离后冷冻干燥，得到以中空介孔纳米碳球为载体的固定化酶，固载量为280mg/g。
应用：干酪素酪蛋白的催化水解：将20mg中空介孔纳米碳球固定化酶(实施例4)分散到1mL磷酸盐缓冲溶液中(100mmol、pH 6.0)，置于40℃水浴中预热10min；然后，再加入预热好的1mL干酪素蛋白溶液(1g/100mL，由pH 6.0的磷酸盐缓冲溶液配制)，40℃恒温水浴中振荡10min，立即加入三氯乙酸溶液(10％，2mL)终止反应，离心分离固定化酶，取清液于275nm波长下用分光光度计测定吸光度。一个酶活力单位(U)定义为1g固定化酶在40℃、pH6.0的条件下，1min水解底物干酪素酪蛋白产生1μmol L-酪氨酸所需的酶量。结果表明，中空介孔纳米碳球固定化酶的酶活力为449.4U/g载体。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种中空介孔纳米碳球固定化酶，其特征在于它包括酶和用于固定所述酶的载体中空介孔纳米碳球，所述的中空介孔纳米碳球的颗粒直径为300～400nm，比表面积为1100～1200m2/g，外壳厚度为20～60nm，空腔尺寸为250～350nm，介孔的孔径尺寸为8～14nm；
所述中空介孔纳米碳球固定化酶的固载量在100～300mg/g范围内。
2.权利要求1所述的中空介孔纳米碳球固定化酶的制备方法，其特征在于主要步骤如下：
1）将硅源分散到反应溶剂中，加入催化剂和间苯二酚、甲醛，进行搅拌反应，所得固体即为二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物；
2）将二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物在保护气体的作用下进行煅烧，得到二氧化硅/碳复合物；
3）用氢氟酸水溶液浸泡二氧化硅/碳复合物去除二氧化硅模板，得到中空介孔纳米碳球；
4）将酶分散到缓冲溶液中，配制得到酶溶液；将中空介孔纳米碳球置于酶溶液和有机溶剂的混合溶液中进行酶的固定化，得到中空介孔纳米碳球固定化酶。
3.根据权利要求2所述的中空介孔纳米碳球固定化酶的制备方法，其特征在于步骤1）中所述的硅源为四乙氧基硅烷和四丙氧基硅烷中的一种或两种按任意比例的混合物。
4.根据权利要求2所述的中空介孔纳米碳球固定化酶的制备方法，其特征在于步骤1）中，所述的反应溶剂由无水乙醇和水组成，两者体积比为7:1～2:1。
5.根据权利要求2所述的中空介孔纳米碳球固定化酶的制备方法，其特征在于步骤1）中，所述的搅拌反应的温度为20～40℃，时间为20～30h。
6.根据权利要求2所述的中空介孔纳米碳球固定化酶的制备方法，其特征在于步骤2）中，所述煅烧的温度为600～800℃，时间为4～6h。
7.根据权利要求2所述的中空介孔纳米碳球固定化酶的制备方法，其特征在于步骤4）中，中空介孔纳米碳球、酶和有机溶剂的质量/体积比为1g : (120～450)mg：(5～15)mL。
8.根据权利要求2所述的中空介孔纳米碳球固定化酶的制备方法，其特征在于步骤4）中，酶的固定化温度为4～10℃，时间为0.5～3h。
9.根据权利要求2所述的中空介孔纳米碳球固定化酶的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
1）二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物的制备：将硅源分散到反应溶剂中，加入催化剂，搅拌均匀后加入间苯二酚和甲醛，进行搅拌反应，反应结束后，依次用水洗和乙醇洗，干燥后得到二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物；
2）二氧化硅/碳的制备：将干燥后得到的二氧化硅/间苯二酚-甲醛低聚物置于管式炉中，以高纯氮气为保护气体，于600～800℃下煅烧4～6h，得到二氧化硅/碳复合物；
3）中空介孔纳米碳球的制备：用氢氟酸水溶液浸泡去除二氧化硅/碳复合物中的二氧化硅模板，并洗涤至中性，干燥，得到中空介孔纳米碳球；
4）酶在中空介孔纳米碳球上的固定化：按酶与磷酸盐缓冲溶液的比例为 8～15mg :1mL，将酶分散到pH为 5.0～7.0的磷酸盐缓冲溶液中，得到酶溶液；然后，按照中空介孔纳米碳球、酶溶液和有机溶剂的比例为 1g: (15～30)mL：(5～15)mL，将中空介孔纳米碳球置于酶溶液和有机溶剂的混合溶液中进行酶的固定化，反应完成后经洗涤干燥，得到以中空介孔纳米碳球为载体的固定化酶。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109097353A (zh) * 2018-08-22 2018-12-28 江苏邦臣生物科技股份有限公司 一种生物酶-化学复合催化剂及其制备方法
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CN109706141B (zh) * 2019-02-01 2022-09-09 中国农业科学院油料作物研究所 一种固定化酶皮克林乳液反应体系及其应用
CN113025607A (zh) * 2021-03-24 2021-06-25 江南大学 一种基于双亲性介孔纳米硅球的界面固定化酶及其制备方法
CN113786860B (zh) * 2021-09-17 2023-10-27 郑州大学 一种脂肪酶-金属钯纳米粒子复合催化剂及其制备方法与应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102443579A (zh) * 2010-10-12 2012-05-09 中国农业大学 应用双亲性多孔中空碳微球制备固定化酶的方法
CN102432024B (zh) * 2011-09-14 2013-06-26 广州万泽医药科技有限公司 一种中空介孔二氧化硅微球及其制备方法和用途
CN102642843B (zh) * 2012-05-10 2014-07-16 北京理工大学 一种同时制备多级结构介孔二氧化硅和碳纳米材料的方法
CN104593278B (zh) * 2015-02-04 2017-05-03 厦门大学 固定化脂肪酶的制备方法
CN105217601A (zh) * 2015-11-05 2016-01-06 北京工业大学 一种具有高比表面积的多孔空心碳球的制备方法
CN105907743B (zh) * 2016-06-23 2019-05-14 陕西师范大学 中空球缺形介孔二氧化硅/氯过氧化物酶纳米反应器的制备及应用
CN105958041A (zh) * 2016-07-18 2016-09-21 扬州大学 一种制备中空微孔碳球包覆纳米硫分子材料的方法
CN106276925B (zh) * 2016-08-12 2018-04-24 西北大学 一种制备介孔二氧化硅核壳微球的方法
CN106986325A (zh) * 2017-05-02 2017-07-28 南京航空航天大学 一种中空介孔碳球电磁吸波剂及其制备方法

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