CN110643595A - 一种对化学修饰后磁性固定化pla1再活化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明利用Fe3O4纳米粒子和SiOx复合,得到磁性固定化磷脂酶A1,再用葡聚糖‑醛‑甘氨酸对磁性固定化酶化学修饰,得到Fe3O4/SiOx‑g‑P(GMA)‑PLA1‑Dx‑Gly,通过固定化和化学修饰后的磷脂酶A1的稳定性增加。以修饰后的磷脂酶A1为研究对象,将其应用在大豆油脱胶体系中,修饰后的磁性固定化磷脂酶A1重复使用6次后,相对酶活仍80%,提高了磷脂酶A1的重复使用次数。分离取出,在盐酸胍溶液中温育,处理后的磁性固定化酶悬浮于Tris‑HCl缓冲溶液中,以相对酶活作为评价指标,得出磁性固定化PLA1再活化的最佳条件为溶液pH为7,活化温度为25℃,活化时间为20 h,效应物浓度为0.20 mol/L,此时磁性固定化PLA1的酶活最高,回收酶活为初始酶活的99%,提高了磷脂酶A1的利用率,为工业化生产带来巨大的经济效益。

Description

一种对化学修饰后磁性固定化PLA1再活化的方法
技术领域
本发明涉及一种对化学修饰后磁性固定化PLA1再活化的方法。
背景技术
磷脂酶A1是油脂酶法脱胶研究和应用中常见的酶,相对于游离酶而言,固定化磷脂酶A1在稳定性上更胜一筹,而磁性固定化磷脂酶A1的出现推动了大豆油连续酶法脱胶可行性的进程。
磁性固定化酶具有独特的应用优势,即在磁性反应器中,可以控制磁场变化来实现固定化酶的分散,不仅提高了酶和底物的接触面积,还可以避免机械搅拌的剪切力对酶的伤害。另外,磁性固定化酶还可以应用到磁流化床中,能非常理想的实现反应后固定化酶和反应产物的分离。磁性固定化酶的载体主要是磁性高分子微球,其制备方法主要包括包埋法、单体聚合法、原位法和可控自由基聚合法。
酶的化学修饰是指为了改变酶的某些性质,用化学方法对酶蛋白质进行改造,方法包括主链切割、剪接和侧链基团的修饰等。化学修饰在酶蛋白表面形成一层覆盖膜,可以防止酶次级键断裂和蛋白质的水解,从而实现对酶的保护。修饰过程向酶分子引入了高亲水性聚合物包衣,这种修饰几乎不会降低酶活,还可以提高酶的稳定性。
随着商品酶的生产技术日益成熟和酶的应用领域逐渐拓展延伸,酶的回收和再活化问题再次引起了更多关注。应用酶学的研究内容包括失活酶的再活化,其目的是提高利用率。在生产应用和技术研究过程中,酶的价格构成了生产成本的主要部分,克服酶再活化的难题,将为社会生产带来巨大的经济效益。
发明内容
本发明首先利用Fe3O4纳米粒子和SiOx复合,采用共价固定的方法制备磁性固定化磷脂酶A1,再用葡聚糖-醛-甘氨酸对磁性固定化酶化学修饰,得到Fe3O4/SiOx-g-P(GMA)-PLA1-Dx-Gly,化学修饰后伯氨基的含量降至47 %,稳定性更高。使其在大豆油脱胶体系中重复使用直至酶活降至80 %,分离取出。
然后在盐酸胍溶液中温育,将处理后的磁性固定化酶悬浮于Tris-HCl缓冲溶液中,当磷酸二氢钠浓度为0.19 mol/L,再活化条件是温度为25 ℃,体系的pH为7.0,再活化时间为20 h, Fe3O4/SiOx-g-P(GMA)-PLA1-Dx-Gly再活化后平均相对酶活为99 %。
具体实施方式
具体实施方式一:
步骤一:本发明首先利用Fe3O4纳米粒子和SiOx复合,采用共价固定的方法制备磁性固定化磷脂酶A1。葡聚糖-醛-甘氨酸的制备。使用了具有50 %氧化度的葡聚糖(MW = 70,000Da),将葡聚糖-醛与等体积的pH=3.5的3 mol/L的甘氨酸混合,加入固体三甲基氨基硼烷至浓度为200 mmol/L。甘氨酸的氨基与葡聚糖中的醛基反应15 h后,通过加入含有100 mg/mL硼氢化钠的pH=10.0的500 mmol/L的碳酸盐缓冲液将反应混合物还原,目的是稳定已经形成的席夫碱,并破坏残留的醛。将该混合物在室温下温育30 min,用盐酸将混合物的pH降至pH=6以破坏硼氢化钠,然后用超纯水透析。再次用50 %高碘酸盐将葡聚糖-甘氨酸氧化,并以1:10的比例用超纯水透析10次,最终得到葡聚糖-醛-甘氨酸。
将1g Fe3O4/SiOx-g-P(GMA)-PLA1与10 mL含有30 mg/mL葡聚糖-醛-甘氨酸的pH=7.0的0.2 mol/L的磷酸二氢钠溶液在4 ℃一起温育12 h。达到交联反应的终点,将悬浮液过滤并重悬浮于4 ℃含有1 mg/mL硼氢化钠的pH=10.0的100 mmol/L的碳酸氢钠中,该制备物被称为Fe3O4/SiOx-g-P(GMA)-PLA1-Dx-Gly。
步骤二:将经过化学修饰的磁性固定化PLA1应用于大豆油的脱胶中,收集大豆油脱胶实验中失活的化学修饰磁性固定化PLA1进行前处理。按照0.25 g/ml的比例,将一定量的灭活的修饰磁性固定化PLA1置于适量pH=7.0的含有8 mol/L盐酸胍的Tris-HCl缓冲溶中温育30 min。然后,在1 min内将pH值迅速调节至8.5,并向悬浮液中补充含有10 mg二硫苏糖醇的pH=7.0的0.1 mmol/L的Tris-HCl缓冲液。
将前处理后的化学修饰磁性固定化PLA1从上述盐酸胍溶液中过滤出来,用去离子水彻底洗涤以去除二硫苏糖醇和变性剂。将失活的化学修饰磁性固定化PLA1重新悬浮于一定pH的50 mmol/L的Tris-HCl缓冲溶液中,加入硫代二硫化物交换催化剂,,加入一定浓度的磷酸二氢钾溶液作为效应物,再活化的温度为15、20、25、35、45 ℃,再活化的pH分别为6、6.5、7、7.5、8,再活化的时间为10、15、20、25、30 h,效应物浓度为0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 mol/L。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同点在于步骤二再活化温度的不同,分别为20、25、35 ℃,其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一不同点在于步骤二再活化的pH不同,分别为6.5、7、7.5,其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一不同点在于步骤二再活化的时间不同,分别为15、20、25 h,其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一不同点在于步骤二效应物浓度不同,分别为0.15、0.20、0.25 mol/L,其它步骤与具体实施方式一相同。

Claims (5)

1.一种对化学修饰后磁性固定化PLA1再活化的方法,其特征步骤如下:
步骤一:本发明首先利用Fe3O4纳米粒子和SiOx复合,采用共价固定的方法制备磁性固定化磷脂酶A1,葡聚糖-醛-甘氨酸的制备,使用了具有50 %氧化度的葡聚糖(MW = 70,000Da),将葡聚糖-醛与等体积的pH=3.5的3 mol/L的甘氨酸混合,加入固体三甲基氨基硼烷至浓度为200 mmol/L,甘氨酸的氨基与葡聚糖中的醛基反应15 h后,通过加入含有100 mg/mL硼氢化钠的pH=10.0的500 mmol/L的碳酸盐缓冲液将反应混合物还原,目的是稳定已经形成的席夫碱,并破坏残留的醛,将该混合物在室温下温育30 min,用盐酸将混合物的pH降至pH=6以破坏硼氢化钠,然后用超纯水透析,再次用50 %高碘酸盐将葡聚糖-甘氨酸氧化,并以1:10的比例用超纯水透析10次,最终得到葡聚糖-醛-甘氨酸,将1g Fe3O4/SiOx-g-P(GMA)-PLA1与10 mL含有30 mg/mL葡聚糖-醛-甘氨酸的pH=7.0的0.2 mol/L的磷酸二氢钠溶液在4 ℃一起温育12 h,达到交联反应的终点,将悬浮液过滤并重悬浮于4 ℃含有1 mg/mL硼氢化钠的pH=10.0的100 mmol/L的碳酸氢钠中,该制备物被称为Fe3O4/SiOx-g-P(GMA)-PLA1-Dx-Gly;
步骤二:将经过化学修饰的磁性固定化PLA1应用于大豆油的脱胶实验中收集大豆油脱胶实验中失活的化学修饰磁性固定化PLA1进行前处理,按照0.25 g/ml的比例,将一定量的灭活的修饰磁性固定化PLA1置于适量pH=7.0的含有8 mol/L盐酸胍的Tris-HCl缓冲溶中温育30 min,然后,在1 min内将pH值迅速调节至8.5,并向悬浮液中补充含有10 mg二硫苏糖醇的pH=7.0的0.1 mmol/L的Tris-HCl缓冲液,将前处理后的化学修饰磁性固定化PLA1从上述盐酸胍溶液中过滤出来,用去离子水彻底洗涤以去除二硫苏糖醇和变性剂,将失活的化学修饰磁性固定化PLA1重新悬浮于一定pH的50 mmol/L的Tris-HCl缓冲溶液中,加入硫代二硫化物交换催化剂,加入一定浓度的磷酸二氢钾溶液作为效应物,再活化的温度为15、20、25、35、45 ℃,再活化的pH分别为6、6.5、7、7.5、8,再活化的时间为10、15、20、25、30 h,效应物浓度为0.10、0.15、0.20、0.25、0.30 mol/L。
2.根据权利要求1所述的一种提高磁性固定化PLA1再活化的方法,其特征在于步骤二中选取再活化温度分别为20、25、35 ℃。
3.根据权利要求1所述的一种提高磁性固定化PLA1再活化的方法,其特征在于步骤二中选取再活化的pH分别为6.5、7、7.5。
4.根据权利要求1所述的一种提高磁性固定化PLA1再活化的方法,其特征在于步骤二中选取再活化的时间分别为15、20、25 h。
5.根据权利要求1所述的一种提高磁性固定化PLA1再活化的方法,其特征在于步骤二中选取效应物浓度分别为0.15、0.20、0.25 mol/L。
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