CN111849954B - 一种HMFO@MOFs复合物材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无机有机纳米催化剂及其应用领域，具体的说是2‑甲基咪唑、锌离子和5‑羟甲基糠醛氧化酶(5‑hydroxymethylfurfural oxidase，HMFO)制备一种新型扇形多层纳米花状结构的复合材料，该复合材料结构不同于ZIF‑8经典的菱形十二面体，而由多片层组合成扇形纳米花结构，更有利于小分子扩散及底物的传递，有利于提高催化效率。本发明采用的技术方案采用水溶液作为溶剂，不含有机溶剂，绿色环保。反应只需在室温下进行，能耗小，简单方便。本发明所述的HMFO@MOFs复合物保留了HMFO的催化活性，可催化HMF生成一系列高附加值产物，具有应用价值。

Description

一种HMFO@MOFs复合物材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及无机有机纳米催化剂及其应用领域，具体涉及一种MOFs固载5-羟甲基糠醛氧化酶的复合材料及其制备方法与催化5-羟甲基糠醛生成一系列高附加值化合物的应用。
技术背景
游离酶具有独特的高选择性、高催化活性以及条件温和、绿色环保的特点，在化工、制药和食品等领域具有广泛应用。然而游离酶的稳定性不佳，回收困难，从而限制了其工业应用。为了解决游离酶存在的问题，固定化酶的技术应运而生并不断发展。目前关于新型材料固定化酶的研究主要集中在较多的模型酶，包括葡糖糖氧化酶、辣根过氧化物酶、脂肪酶等，酶的研究类型及范围相对较窄。由于固定化载体的选择需要综合考量目标酶的分子大小，氨基酸组成，结构特点及理化性质，所以至今没有针对某一类酶通用的固定化方法，仍缺乏更广泛的结构性质及机理的研究。因此，扩大新型材料固定化酶的研究范围，对酶-新型材料复合结构的基础和应用研究具有十分重要的意义。
目前HMF大多由化学催化剂催化果糖或葡萄糖生成，产物中含有许多副产物。2015年，Jin等(Chemical Engineering Science,2015,124:170-178.)通过制备一系列的金属有机骨架材料(Metal-organic Framework，MOFs)实现了在混合溶液中高效的吸附分离5-羟甲基糠醛，比较了ZIF-8，ZIF-90及ZIF-93对HMF的特异性吸附效果，结果表明ZIF-8的吸附量最高。5-羟甲基糠醛氧化酶(HMFO)作为一种葡萄糖-甲醇-胆碱氧化酶，可以有效的催化5-羟甲基糠醛(HMF)生成一系列高附加值化合物。鉴于ZIF-8特异性吸附HMF的特点，通过ZIF-8固定HMFO，理论上能够提高固定后的HMFO对HMF的催化效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型扇形多层纳米花状结构的复合物HMFO@MOFs复合结构及其制备方法和应用，具有催化5-羟甲基糠醛生成一系列高附加值化合物的功能。本发明采用ZIF-8的原材料2-甲基咪唑和锌离子首次对HMFO实现了固定化，制备得到一种新型结构的纳米生物催化剂HMFO@MOFs，该结构不同于ZIF-8经典的菱形十二面体，而是呈扇形多层纳米花状。具有较高的酶负载能力，固定化的酶具有较高的稳定性及可重复利用。该复合结构可高效连续氧化催化5-羟甲基糠醛，生成一系列高附加值化合物。本专利拓展了纳米生物催化剂的研究范围，实现了2,5-二甲酰呋喃及5-羟甲基-2-呋喃甲酸的绿色制备过程。
为了实现上述目标，本发明采用的技术方案为：
本发明一方面提供一种HMFO@MOFs复合材料，所述复合材料通过2-甲基咪唑和锌离子及5-羟甲基糠醛氧化酶混合制备得到；所述5-羟甲基糠醛氧化酶为发明专利申请文件CN108118064中公开的。
所述5-羟甲基糠醛氧化酶的基因序列表如SEQ ID NO.1所述的5-羟甲基糠醛氧化酶具体制备过程如下：
将5-羟甲基糠醛氧化酶基因(序列表SEQ ID NO.1)优化合成，用限制性内切酶XhoI和XbaI将HMF氧化酶基因接到pPICZa-A表达载体上，转化至大肠杆菌Top10，通过菌落PCR、酶切筛选鉴定阳性克隆子，重组质粒在大肠杆菌内扩增，用质粒纯化试剂盒回收质粒，进行测序分析，将测序正确的质粒采用钙转的方式转入大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中。从平板上挑选大肠杆菌阳性克隆转化子，接入5.0ml LA培养基中，37℃，220r/min培养过夜。次日，取1.0mL过夜菌接种至100.0mL新LA培养基中，37℃，220r/min培养菌液OD600为0.6-0.8左右，加入0.1mmol/L的IPTG，16℃，220r/min培养20h,离心收集菌体，加入30.0mLNaCl(0.5mol/L)溶液重悬菌体，再次离心。10.0mLNAT buffer重悬菌体，冰上进行超声破壁。离心收集上清即为粗酶液。将粗酶液经过Ni-NTA亲和层析柱纯化即得纯的5-羟甲基糠醛氧化酶液。
基于以上技术方案，优选的，所述混合温度为25-40℃，混合时间为10-60min。
基于以上技术方案，优选的，所述HMFO@MOFs复合材料形貌为片状结构组成的扇形纳米花，本发明的复合材料由2-甲基咪唑和锌离子混合5-羟甲基糠醛氧化酶形成，5-羟甲基糠醛氧化酶诱导2-甲基咪唑和锌离子结合形成的ZIF-8结构为扇形纳米花状的，而不是传统的菱形十二面体。
本发明另一方面提供一种上述的HMFO@MOFs复合材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：将5-羟甲基糠醛氧化酶溶液，2-甲基咪唑溶液及锌前驱体溶液混合，在25-30℃下搅拌10-60min，然后静置12-24h后，洗涤，得到所述HMFO@MOFs复合材料。
基于以上技术方案，优选的，所述2-甲基咪唑溶液的浓度为120-200mM；所述锌前驱体溶液的浓度为30-50mM；所述5-羟甲基糠醛氧化酶溶液的浓度为0.5-2.0mg/mL；所述2-甲基咪唑溶液、锌前驱体溶液和5-羟甲基糠醛氧化酶溶液的体积比为(0.5～1):(0.5～1):0.25；所述5-羟甲基糠醛氧化酶的比活力为0.005-0.01U/mg。基于以上技术方案，优选的，所述2-甲基咪唑溶液和锌前驱体溶液的溶剂为水，所述5-羟甲基糠醛氧化酶溶液的溶剂为磷酸盐缓冲液；所述磷酸缓冲溶液的pH值为7.2，浓度为0.1mol/L；所述锌前驱体为乙酸锌、硝酸锌。
基于以上技术方案，优选的，所述5-羟甲基糠醛氧化酶溶液的浓度1.0mg/mL；所述5-羟甲基糠醛氧化酶的比活力为0.01U/mg；所述搅拌时间为30min；所述搅拌温度为25℃；所述静置时间为18h。
本发明再一方面提供一种上述的HMFO@MOFs复合材料或上述制备方法制备的HMFO@MOFs复合材料的应用，所述反应需在有氧条件下进行，即在氧气和/或空气存在条件下进行，所述HMFO@MOFs复合材料催化氧化5-羟甲基糠醛(HMF)生成2,5-二甲酰呋喃(DFF)和5-羟甲基-2-呋喃甲酸(FFA)。
基于以上技术方案，优选的取5-羟甲基糠醛(HMF)溶液，加入所述HMFO@MOFs复合材料，于30℃反应24-85h；所述反；所述HMF的溶液为磷酸盐缓冲液，所诉磷酸盐缓冲液的pH值为7.9，浓度为50mmol/L；所述HMF溶液的浓度为0.5-1.0mg/mL；所述HMFO@MOFs加入量与HMF的质量比(mg/mg)为(10:1)～(100:1)。
基于以上技术方案，所述催化反应的温度为30℃；所述HMF溶液的浓度0.5mg/mL。
有益效果
1.本发明所述的技术方案采用水溶液作为溶剂，不含有机溶剂，绿色环保。
2.本发明所述的技术方案只需在室温下进行，能耗小，简单方便。
3.本发明所述的HMFO@MOFs复合物结构不同于ZIF-8经典的菱形十二面体，由多片层组合成扇形纳米花结构，具有较高的酶负载能力，更有利于小分子扩散及底物之间的传递，有利于增加催化效率。
4.本发明所述的HMFO@MOFs复合物保留了HMFO的催化活性，可催化HMF生成一系列高附加值产物，具有应用价值。
5.固定化后的HMFO@MOFs具有较好的稳定性及可重复利用性。
附图说明
图1.为实施例1中HMFO的SDS-PAGE图。
图2为实施例1制备的HMFO@MOFs的SDS-PAGE分析图。
图3为实施例1制备的HMFO@MOFs的扫描电镜图。
图4为实施例2制备的HMFO@MOFs的SDS-PAGE分析图。
图5为实施例2制备的HMFO@MOFs的扫描电镜图。
图6为实施例3制备的HMFO@MOFs的SDS-PAGE分析图。
图7为实施例3制备的HMFO@MOFs的扫描电镜图。
图8为实施例4制备的HMFO@MOFs的SDS-PAGE分析图。
图9为实施例4制备的HMFO@MOFs的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明：
实施例1
5-羟甲基糠醛氧化酶制备过程
1.合成5-羟甲基糠醛氧化酶基因(序列表1)，用限制性内切酶XhoI和XbaI将5-羟甲基糠醛氧化酶基因接到pPICZa-A表达载体上。经T4连接酶过夜连接。取5μL连接液转化至大肠杆菌Top10，涂在含氨苄的抗性平板上37℃过夜培养12-15h。在氨苄平板上挑取10个大而分散的单菌落进行菌落PCR鉴定，将产物进行琼脂糖凝胶电泳分析，含有目的条带的菌落进行继续培养，提取质粒，进行测序分析。
2.质粒提取：将菌液5000rpm离心5min。去上清液，沉淀用质粒试剂盒提取质粒。
将提取的质粒进行双酶切验证，同时进行测序分析。
3.将测序正确的质粒转入到大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中。具体转化步骤如下：取5.0μL质粒于50.0μL大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中，冰浴10min，42℃2min；冰浴20min后，加500.0μLLB培养液，于37℃摇床中培养45min，5000rpm离心5min，弃去300.0μL后涂布LB固体平板(含氨苄)
4.从平板上挑选大肠杆菌阳性克隆转化子，接入5.0mL LA液体培养基中，37℃，220r/min培养过夜。
5.次日，取1.0mL过夜菌接种至100.0mL新LA培养基中，37℃，220r/min培养菌液OD600为0.6-0.8左右，加入0.1mmol/L的IPTG，16℃，220r/min诱导20h,离心收集菌体，加入30.0mLNaCl(0.5mol/L)溶液重悬菌体，再次离心。用10.0mLNAT buffer重悬菌体，冰上进行超声破壁。离心收集上清即为5-羟甲基糠醛氧化酶粗酶液。
6.将粗酶液经Ni-NTA亲和层析柱纯化，得到纯化的5-羟甲基糠醛氧化酶。具体纯化过程如下：
(1)3个柱体积的无菌水冲洗Ni-NTA亲和层析柱；
(2)含20mM咪唑溶液的NAT buffer平衡3个柱体积；
(3)5-羟甲基糠醛氧化酶粗酶液流经柱子三遍；
(4)含20mM咪唑溶液的NAT buffer冲洗3个柱体积；
(5)含80mM咪唑溶液的NAT buffer冲洗3-5个柱体积；
(6)含500mM咪唑溶液的NAT buffer冲洗3个柱体积；
(7)无菌水冲洗镍柱；
(8)20％乙醇保存Ni-NTA亲和层析柱。
7.浓缩：将80mM咪唑溶液下洗脱的蛋白溶液用超滤管(3000KDa)浓缩。
8.置换：100mM磷酸钾缓冲溶液(pH7.2)置换三次，于4℃冰箱保存。
HMFO@MOFs的制备过程
取2.0mL 2-甲基咪唑(160.0mM)溶液，加入0.5mL HMFO(1.0mg/mL)溶液，混合均匀后加入2.0mL乙酸锌(40.0mM)溶液，于25℃搅拌10min，静置12h，所得固体用去离子水洗涤3次，得到HMFO@MOFs。
将实施例1制备的HMFO@MOFs加入适量冰醋酸溶解，按照体积比4:1比例加入体积比为1:1的乙醇和丙酮混合溶液，于-20℃放置2h后离心，弃上清，用无水乙醇将沉淀洗涤三次，加入2.0％SDS超声溶解，取40μL蛋白溶液和10.0μL样品缓冲液(5×)混匀，煮沸10min，取上清进行SDS-PAGE测定(图2，M是标准蛋白分子，条带1是HMFO，条带2是HMFO@MOFs粉末，条带3是制备过程中上清液)。另外分别取40.0μL负载上清液和HMFO同时进行SDS-PAGE电泳分析。SDS-PAGE结果表明HMFO@MOFs粉末中有蛋白条带，而上清液中则没有条带，说明HMFO@MOFs成功合成。
将实施例1制备的HMFO@MOFs进行冷冻干燥，取少量样品置于扫描电子显微镜内进行形貌表征。结果(图3)表明HMFO@MOFs呈扇形多层纳米花状结构。
HMFO@MOFs催化氧化HMF过程
分别取1.0mg/mL的HMF溶液，加入2.0mg实施例1制备的HMFO@MOFs，将充满空气的气球连接到圆底烧瓶中，为确保氧气充足，每隔12h重新将气球充满空气，以确保在反应的整个过程气球都是鼓胀的，30℃下磁力搅拌反应85h。反应完成后，加入适量盐酸将HMFO@MOFs溶解，12000rpm离心10min，经0.22μm的水系滤膜过滤，采用HPLC检测HMF转化率79.9％，DFF收率61.5％，FFA收率11.0％，选择性达90.7％。
实施例2
HMFO@MOFs的制备过程
取2.0mL 2-甲基咪唑(160.0mM)溶液，加入0.5mL HMFO(1.0mg/mL)溶液，混合均匀后加入浓度为40.0mM的乙酸锌溶液2.0mL，25℃搅拌30min静置12h，所得固体用去离子水洗涤3次，得到HMFO@MOFs。
将实施例2制备的HMFO@MOFs加入适量冰醋酸溶解，按照体积比4:1比例加入体积比为1:1的乙醇和丙酮混合溶液，于-20℃放置2h后离心，弃上清，用无水乙醇将沉淀洗涤三次，加入2.0％SDS超声溶解，取40μL蛋白溶液和10.0μL样品缓冲液(5×)混匀，煮沸10min，取上清进行SDS-PAGE测定(图4，M是标准蛋白分子，条带1是制备过程中上清液，条带2是HMFO@MOFs粉末)。另外分别取40.0μL负载上清液和HMFO同时进行SDS-PAGE电泳分析。SDS-PAGE结果表明HMFO@MOFs粉末中有蛋白条带，而上清液中则没有条带，说明HMFO@MOFs成功合成。
将实施例2制备的HMFO@MOFs进行冷冻干燥，取少量样品置于扫描电子显微镜内进行形貌表征。结果(图5)表明HMFO@MOFs呈扇形多层纳米花状结构。
HMFO@MOFs催化氧化HMF过程
分别取0.5mg/mL的HMF溶液，加入2.0mg实施例2制备的HMFO@MOFs，将充满空气的气球连接到圆底烧瓶中，为确保氧气充足，每隔12h重新将气球充满空气，以确保在反应的整个过程气球都是鼓胀的，30℃下磁力搅拌反应85h。反应完成后，加入适量盐酸将HMFO@MOFs溶解，12000rpm离心10min，经0.22μm的水系滤膜过滤，采用HPLC检测HMF转化率80.6％，DFF收率59.1％，FFA收率15.0％，选择性达91.9％。
实施例3
HMFO@MOFs的制备过程
取2.0mL 2-甲基咪唑(160.0mM)溶液，加入0.5mL HMFO(2.0mg/mL)溶液，混合均匀后加入浓度为40mM的乙酸锌溶液2.0mL，25℃搅拌10min，静置18h，所得固体用去离子水洗涤3次，得到HMFO@MOFs。
将实施例3制备的HMFO@MOFs加入适量冰醋酸溶解，按照体积比4:1比例加入体积比为1:1的乙醇和丙酮混合溶液，于-20℃放置2h后离心，弃上清，用无水乙醇将沉淀洗涤三次，加入2.0％SDS超声溶解，取40μL蛋白溶液和10.0μL样品缓冲液(5×)混匀，煮沸10min，取上清进行SDS-PAGE测定(图6，M是标准蛋白分子，条带1是制备过程中上清液，条带2是HMFO，条带3是HMFO@MOFs粉末)。另外分别取40.0μL负载上清液和HMFO同时进行SDS-PAGE电泳分析。SDS-PAGE结果表明HMFO@MOFs粉末中有蛋白条带，而上清液中则没有条带，说明HMFO@MOFs成功合成。
将实施例3制备的HMFO@MOFs进行冷冻干燥，取少量样品置于扫描电子显微镜内进行形貌表征。结果(图7)表明HMFO@MOFs并非ZIF-8经典的菱形十二面体结构，而是一种呈扇形多层纳米花状结构。
HMFO@MOFs催化氧化HMF过程
分别取0.5mg/mL的HMF溶液，加入1.0mg实施例3制备的HMFO@MOFs，将充满空气的气球连接到圆底烧瓶中，为确保氧气充足，每隔12h重新将气球充满空气，以确保在反应的整个过程气球都是鼓胀的，25℃下磁力搅拌反应85h。反应完成后，加入适量盐酸将HMFO@MOFs溶解，12000rpm离心10min，经0.22μm的水系滤膜过滤，采用HPLC检测HMF转化率81％，DFF收率54.1％，FFA收率21.0％，选择性达到92.7％。
实施例4
HMFO@MOFs的制备过程
取2.0mL 2-甲基咪唑(160.0mM)溶液，加入0.5mL HMFO(2.0mg/mL)溶液，混合均匀后加入浓度为40.0mM的乙酸锌溶液2.0mL，25℃搅拌30min，静置18h，所得固体用去离子水洗涤3次，得到HMFO@MOFs。
聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE)表征HMFO@MOFs
将实施例4制备的HMFO@MOFs加入适量冰醋酸溶解，按照体积比4:1比例加入体积比为1:1的乙醇和丙酮混合溶液，于-20℃放置2h后离心，弃上清，用无水乙醇将沉淀洗涤三次，加入2.0％SDS超声溶解，取40μL蛋白溶液和10.0μL样品缓冲液(5×)混匀，煮沸10min，取上清进行SDS-PAGE测定(图8，M是标准蛋白分子，条带1是HMFO，条带2是HMFO@MOFs粉末，条带3是制备过程中上清液)。另外分别取40.0μL负载上清液和HMFO同时进行SDS-PAGE电泳分析。SDS-PAGE结果表明HMFO@MOFs粉末中有蛋白条带，而上清液中则没有条带，蛋白定量检测计算固载量达89％，说明HMFO@MOFs成功合成。
将实施例4制备的HMFO@MOFs进行冷冻干燥，取少量样品置于扫描电子显微镜内进行形貌表征。结果(图9)表明HMFO@MOFs并非ZIF-8经典的菱形十二面体结构，而是一种呈扇形多层纳米花状结构。
HMFO@MOFs催化氧化HMF过程
分别取0.5mg/mL的HMF溶液，加入1.0mg实施例4制备的HMFO@MOFs，将充满空气的气球连接到圆底烧瓶中，为确保氧气充足，每隔12h重新将气球充满空气，以确保在反应的整个过程气球都是鼓胀的，30℃下磁力搅拌反应85h。反应完成后，加入适量盐酸将HMFO@MOFs溶解，12000rpm离心10min，经0.22μm的水系滤膜过滤，采用HPLC检测HMF转化率84.3％，DFF收率64.1％，FFA收率17.7％，两者合并收率达81.8％，选择性达97％。
实施例5
HMFO@MOFs的稳定性测定
将游离的HMFO及实施例4制备的HMFO@MOFs置于4℃和25℃下放置一周，检测HMFO及HMFO@MOFs的剩余酶活。4℃下存放一周后游离的HMFO剩余59％左右的活性，HMFO@MOFs剩余67％左右的活性。25℃下存放一周后游离的HMFO剩余10％左右的活性，HMFO@MOFs剩余60％左右的活性。
实施例6
HMFO@MOFs的重复性测定
取2mg/mL实施例4制备的HMFO@MOFs加入1.0mg/mL香草醇的磷酸钾缓冲溶液中(50.0mΜ，pH 8.0)，于25℃的震荡孵育器中反应1h，反应完成后，12000rpm离心10min，取上清液于320nm下测定OD值，计算酶活力，沉淀继续进行活性反应。重复该反应过程，HMFO@MOFs可重复使用3次后保留80％的酶活力，重复使用5次后保留20％活力。
对比例1
将实施例1中制备的游离酶不经过固载，直接按照实施例4的条件催化氧化HMF，计算得到DFF和FFA的合并收率为71.7％。经过比较，实施例4的DFF和FFA的合并收率达81.8％，转化率为84.3％，选择性达97％，而对比例1中，转化率为100％，FFA的收率为71.7％，选择性为71.7％，因此，可以看出，固载后的酶催化性能比游离酶的性能更加优异，其收率和选择性均高于游离酶的71.7％(表1，A为HMFO@MOFs的催化结果，B为游离HMFO催化结果)。
表1
Figure BDA0002037663260000081
序列表
SEQ ID NO.1
ATGACCGACACCATCTTCGATTACGTGATCGTCGGCGGAGGCACCGCCGGCAGCGTGCTGGCTAATAGGCTGAGCGCCCGGCCTGAGAACAGGGTGCTGCTGATCGAGGCTGGCATCGATACCCCCGAGAACAACATCCCCCCCGAGATCCATGACGGCCTCAGGCCCTGGCTCCCTAGGCTGTCCGGAGACAAGTTCTTCTGGCCCAACCTCACCATTCACAGGGCCGCTGAGCATCCCGGCATCACCAGGGAGCCTCAGTTCTACGAACAGGGCAGGCTGCTGGGCGGCGGATCCTCCGTCAACATGGTGGTGTCCAACCGGGGCCTCCCCAGGGACTACGATGAGTGGCAGGCTCTGGGAGCCGACGGCTGGGATTGGCAGGGAGTGCTGCCCTACTTCATCAAGACCGAGAGGGATGCCGACTACGGAGATGATCCCCTGCATGGCAACGCCGGCCCTATCCCTATTGGCAGGGTGGACAGCAGGCACTGGTCCGACTTCACAGTGGCTGCTACCCAAGCTCTGGAGGCCGCTGGCCTGCCCAATATCCACGACCAGAACGCCAGGTTTGACGATGGCTATTTCCCCCCCGCTTTTACCCTGAAGGGCGAGGAGCGGTTTAGCGCCGCTAGGGGCTACCTGGATGCCTCCGTGAGGGTGCGGCCTAACCTGAGCCTCTGGACCGAGAGCCGGGTCCTGAAGCTCCTGACCACCGGAAACGCCATCACCGGCGTGAGCGTCCTGAGGGGCAGGGAAACCCTGCAGGTCCAGGCCAGGGAGGTGATCCTGACAGCCGGAGCCCTGCAGAGCCCTGCTATCCTGCTGCGGACCGGCATCGGCCCTGCTGCCGACCTGCATGCTCTCGGCATTCCTGTGCTCGCTGATAGGCCTGGCGTGGGACGGAACCTGTGGGAGCACAGCTCCATCGGCGTGGTGGCTCCCCTGACAGAGCAGGCTAGGGCTGACGCTAGCACCGGAAAGGCCGGAAGCAGGCACCAGCTCGGAATCCGGGCTTCCTCCGGAGTGGACCCTGCTACCCCCTCCGATCTGTTCCTGCACATCGGCGCCGATCCTGTGTCCGGCCTCGCTAGCGCTGTGTTCTGGGTGAACAAGCCTAGCAGCACCGGCTGGCTGAAGCTCAAGGACGCTGACCCCTTCAGCTACCCCGATGTGGACTTCAACCTGCTGTCCGATCCCCGGGATCTGGGAAGGCTGAAGGCTGGCCTGAGGCTGATCACACACTACTTCGCCGCCCCTAGCCTGGCTAAGTATGGCCTGGCTCTGGCCCTGAGCAGGTTTGCTGCTCCTCAGCCTGGCGGCCCCCTCCTGAATGACCTGCTCCAGGACGAGGCCGCCTTAGAAAGGTACCTGAGGACCAACGTGGGCGGAGTGTGGCATGCTTCCGGCACCGCTAGGATCGGCAGGGCCGACGATAGCCAGGCTGTGGTGGACAAGGCTGGCAGGGTCTACGGCGTGACAGGCCTGAGGGTGGCCGATGCCTCCATCATGCCTACCGTCCCTACCGCTAACACAAACCTGCCTACCCTGATGCTCGCCGAAAAGATCGCTGACGCTATCCTGACCCAGGCTTGA

Claims (8)

1.一种HMFO@MOFs复合材料，其特征在于：所述复合材料由5-羟甲基糠醛氧化酶及2-甲基咪唑和锌离子前驱体混合得到；所述锌离子前驱体为乙酸锌；
所述混合温度为25-40℃，混合时间为10-60min；
所述HMFO@MOFs复合材料形貌为片状结构组成的扇形纳米花。
2.一种权利要求1所述的HMFO@MOFs复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将5-羟甲基糠醛氧化酶溶液，2-甲基咪唑溶液及锌离子前驱体溶液混合，在25-40℃下搅拌10-60min，然后静置12-24h后，洗涤，得到所述HMFO@MOFs复合材料。
3.根据权利要求2所述的HMFO@MOFs复合材料的制备方法，其特征在于：所述2-甲基咪唑溶液的浓度为120-200mM；所述锌前驱体溶液的浓度为30-50mM；所述5-羟甲基糠醛氧化酶溶液的浓度为0.5-2.0mg/mL；所述2-甲基咪唑溶液、锌前驱体溶液和5-羟甲基糠醛氧化酶溶液的体积比为0.5～1:0.5～1:0.25；所述5-羟甲基糠醛氧化酶的比活力为0.005-0.01U/mg。
4.根据权利要求2或3所述的HMFO@MOFs复合材料的制备方法，其特征在于：所述2-甲基咪唑溶液和锌前驱体溶液的溶剂为水，所述5-羟甲基糠醛氧化酶溶液的溶剂为磷酸盐缓冲液；所述磷酸缓冲液的pH值为7.2，浓度为0.1mol/L。
5.根据权利要求2所述HMFO@MOFs复合材料的制备方法，其特征在于，所述5-羟甲基糠醛氧化酶溶液的浓度1.0mg/mL；所述5-羟甲基糠醛氧化酶的比活力为0.01U/mg；所述搅拌时间为30min；所述搅拌温度为25℃；所述静置时间为18h。
6.一种权利要求1所述的HMFO@MOFs复合材料或权利要求2-5任意一项所述制备方法制备的HMFO@MOFs复合材料的应用，其特征在于：在氧气和/或空气条件下，所述HMFO@MOFs复合材料催化氧化5-羟甲基糠醛(HMF)生成2,5-二甲酰呋喃(DFF)和5-羟甲基-2-呋喃甲酸(FFA)。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：取5-羟甲基糠醛(HMF)溶于磷酸盐缓冲溶液中形成HMF溶液，加入所述HMFO@MOFs复合材料，于25-30℃反应24-85h；所述磷酸盐缓冲液的pH值为7.9，浓度为50mmol/L；所述HMF溶液的浓度为0.5-2.0mg/mL；所述HMFO@MOFs加入量与HMF溶液中HMF的质量比(mg/mg)为10～100:1。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述催化反应的温度为25-30℃，所述HMF溶液的浓度0.5mg/mL。
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