一种固定二氧化碳合成多肽的方法与流程

1.本发明属于温室气体二氧化碳减排与资源化利用技术领域，特别涉及一种固定二氧化碳合成多肽的方法。


背景技术：

2.二氧化碳是大气中主要的温室气体成分，当其含量超标时会产生一系列的环境问题。人为原因带来的二氧化碳大规模排放，已经给人类社会可持续发展和地球的生态平衡带来很严重的负面影响。根据政府间气候变化专门委员会(ipcc)报告，到2100年大气中二氧化碳的含量可能会高达1.12ug/ml，将导致全球平均气温上升约1.9℃，平均海平面约上涨38cm，为了缓和并最终解决这些生态问题，减少二氧化碳的排放量要作为人类关注点的重中之重。“碳减排”可分为源头减排、高效节能、碳捕集与固定等。其中，二氧化碳捕集与固定被认为有非常大的潜力，受到国内外研究者的广泛关注。
3.二氧化碳捕集技术分为燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧技术，燃烧后捕集又分为吸附法、吸收法、膜分离法，均能进行二氧化碳捕获与固定。吸收法适用于二氧化碳分压较高的烟气，运行成本较高，吸附法能耗小、无腐蚀、操作简单、易实现自动化控制，但是吸附量很小，膜分离法能耗低、无污染、操作简单，但是膜易破损杂质要求高，这些方法的缺点一定程度上都限制了其在工业上的应用。


技术实现要素：

4.本发明提供一种固定二氧化碳的方法，在富含二氧化碳的温和水热反应条件下，通过亚硫酸盐/硫酸盐、铵盐合成多肽。
5.本发明提供的合成多肽方法，包括以下步骤：在亚硫酸盐与铵盐或者硫酸盐与铵盐的水溶液中，抽真空通入二氧化碳，反应获得多肽。
6.在含二氧化碳的温和水热环境中，亚硫酸盐/硫酸盐还原耦合厌氧氨氧化反应生成硫氢根(hs-)，同水体中的co2反应生成甲酸，甲酸与铵根离子(nh
4+
)反应生成甲酸铵，产生的甲酸铵可在水热环境下形成甲酰胺，还原胺化反应生成氨基酸，随后聚合成多肽。用高效液相检测合成的多肽浓度，质谱检测合成多肽的种类。反应方程式如下：
[0007][0008][0009][0010][0011]
hcoonh+nh3→
hcoonh4[0012]
hcoonh4→
hconh2+h2o
[0013]
进一步地，亚硫酸盐为亚硫酸钠(na2so3)、亚硫酸钾(k2so3)，所述硫酸盐为硫酸钠(na2so4)、硫酸钾(k2so4)、硫酸镁(mgso4)，所述铵盐为氯化铵(nh4cl)、溴化铵(nh4br)、碳酸
铵((nh4)2co3)、磷酸铵((nh4)3po4)。
[0014]
进一步地，亚硫酸根离子的浓度为230～250μg/ml，硫酸根离子的浓度为280～300μg/ml。
[0015]
进一步地，当亚硫酸根存在时，铵根离子浓度为100～110μg/ml，当硫酸根存在时，铵根离子浓度为140～150μg/ml。
[0016]
进一步地，亚硫酸根离子的浓度为240μg/ml，硫酸根离子的浓度为288μg/ml。
[0017]
进一步地，亚硫酸根离子的浓度为240μg/ml时，铵根离子浓度为108μg/ml，硫酸根离子的浓度为288μg/ml时，铵根离子浓度为144μg/ml。
[0018]
进一步地，二氧化碳浓度为400μg/ml～1400μg/ml。
[0019]
进一步地，二氧化碳浓度为600μg/ml～1200μg/ml。
[0020]
进一步地，二氧化碳浓度为800μg/ml～1000μg/ml。
[0021]
进一步地，反应温度为40～100℃。
[0022]
进一步地，反应温度为80～100℃。
[0023]
进一步地，反应时间为40～50小时。
[0024]
进一步地，反应时间为48小时。
[0025]
本发明具有以下优点：
[0026]
1、本发明使用常用无机盐和二氧化碳反应，条件温和，合成的多肽浓度最高可达88.9μg/ml；
[0027]
2、本方法操作简单，能耗小，易实现规模化生产；
[0028]
3、本方法绿色环保，成本低廉，可实现多种形式二氧化碳的持续有效吸收再利用；
[0029]
4、反应最终合成的多肽是一种有机物，可用于生物医药领域。
附图说明
[0030]
图1为不同温度不同二氧化碳浓度处理组的多肽合成浓度，图1a为so
32-/nh
4+
/co2处理组，图1b为so
42-/nh
4+
/co2处理组。
[0031]
图2为合成多肽质谱图，图2a为实施例1的多肽质谱图,图2b为实施例2的多肽质谱图,图2c为实施例3的多肽质谱图，图2d为实施例4的多肽质谱图,图2e为实施例5的多肽质谱图,图2f为实施例6的多肽质谱图,图2g为实施例7的多肽质谱图,图2h为实施例8的多肽质谱图,图2i为实施例9的多肽质谱图，图2j为实施例10的多肽质谱图,图2k为实施例11的多肽质谱图,图2l为实施例12的多肽质谱图,图2m为实施例13的多肽质谱图,图2n为实施例14的多肽质谱图,图2o为实施例15的多肽质谱图，图2p为实施例16的多肽质谱图,图2q为实施例17的多肽质谱图,图2r为实施例18的多肽质谱图。
具体实施方式
[0032]
下面通过具体实施例和附图，对本发明的技术方案作进一步描述说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于帮助理解本发明，不用于本发明的具体限制。且本文中所使用的附图，仅仅是为了更好地说明本发明所公开内容，对保护范围并不具有限制作用。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
[0033]
实施例1
[0034]
将亚硫酸钠与氯化铵加入封闭容器内，加水溶解，并进行抽真空充co2，其中so
32-和nh
4+
浓度分别为240μg/ml、108μg/ml，co2浓度为400μg/ml，于45℃反应48小时后取样，并用高效液相检测合成的多肽浓度，质谱检测合成多肽的种类。
[0035]
实施例2
[0036]
实施例2与实施例1的区别仅在于反应温度为70℃。
[0037]
实施例3
[0038]
实施例3与实施例1的区别仅在于反应温度为100℃。
[0039]
实施例4
[0040]
实施例4与实施例1的区别仅在于co2浓度1000μg/ml。
[0041]
实施例5
[0042]
实施例5与实施例4的区别仅在于反应温度为70℃。
[0043]
实施例6
[0044]
实施例6与实施例4的区别仅在于反应温度为100℃。
[0045]
实施例7
[0046]
实施例7与与实施例1的区别仅在于co2浓度1400μg/ml。
[0047]
实施例8
[0048]
实施例8与实施例7的区别仅在于反应温度为70℃。
[0049]
实施例9
[0050]
实施例9与实施例7的区别仅在于反应温度为100℃。
[0051]
实施例10
[0052]
将硫酸钠与氯化铵加入封闭容器内，加水溶解，加水溶解，并进行抽真空充co2，so
42-和nh
4+
浓度分别为288μg/ml、144μg/ml，co2浓度400μg/ml，45℃反应48小时后取样，并用高效液相检测合成的多肽浓度，质谱检测合成多肽的种类。
[0053]
实施例11
[0054]
实施例11与实施例10的区别仅在于反应温度为70℃。
[0055]
实施例12
[0056]
实施例12与实施例10的区别仅在于反应温度为100℃。
[0057]
实施例13
[0058]
实施例13与实施例10的区别仅在于co2浓度1000μg/ml。
[0059]
实施例14
[0060]
实施例14与实施例13的区别仅在于反应温度为70℃。
[0061]
实施例15
[0062]
实施例15与实施例13的区别仅在于反应温度为100℃。
[0063]
实施例16
[0064]
实施例16与实施例10的区别仅在于co2浓度1400μg/ml。
[0065]
实施例17
[0066]
实施例17与实施例16的区别仅在于反应温度为70℃。
[0067]
实施例18
[0068]
实施例18与实施例16的区别仅在于反应温度为100℃。
[0069]
对比例1
[0070]
对比例1与实施例6的区别仅在于不加铵盐。
[0071]
对比例2
[0072]
对比例2与实施例6的区别仅在于不加亚硫酸盐。
[0073]
对比例3
[0074]
对比例3与实施例6的区别仅在于不加二氧化碳。
[0075]
对比例4
[0076]
对比例4与实施例15的区别仅在于不加铵盐。
[0077]
对比例5
[0078]
对比例5与实施例15的区别仅在于不加硫酸盐。
[0079]
对比例6
[0080]
对比例6与实施例15的区别仅在于不加二氧化碳。
[0081]
图1a是实施例1-9以及对比例1-3的多肽合成浓度图，从图1a中可以看出，实施例1的多肽合成量为1.2μg/ml，实施例2的多肽合成量为10.9μg/ml，实施例3的多肽合成量为19.9μg/ml，实施例4的多肽合成量为6.17μg/ml，实施例5的多肽合成量为35.6μg/ml，实施例6的多肽合成量为50.4μg/ml，实施例7的多肽合成量为5.7μg/ml，实施例8的多肽合成量为26.4μg/ml，实施例9的多肽合成量为43.5μg/ml，对比例1-3结果表明在缺少铵盐或亚硫酸盐或co2的反应体系中，无法合成多肽。
[0082]
结果表明，不同so
32-/nh
4+
/co2组合生成多肽效果为：反应温度为45℃、70℃和100℃任一温度时，co2浓度为1000μg/ml的so
32-/nh
4+
/co2组合，合成多肽浓度效果较好，且co2浓度为1000μg/ml反应温度为100℃时，合成多肽浓度效果最好，即实施例6合成的多肽浓度50.4μg/ml。
[0083]
图1b是实施例10-18以及对比例4-6的多肽合成浓度，从图1b中可以看出，实施例10的多肽合成量为1.8μg/ml，实施例11的多肽合成量为39.2μg/ml，实施例12的多肽合成量为56.9μg/ml，实施例13的多肽合成量为8.3μg/ml，实施例14的多肽合成量为62.1μg/ml，实施例15的多肽合成量为88.9μg/ml，实施例16的多肽合成量为7.1μg/ml，实施例17的多肽合成量为62.7μg/ml，实施例18的多肽合成量为76.5μg/ml，对比例4-6结果表明在缺少铵盐或硫酸盐或co2的反应体系中，无法合成多肽。
[0084]
结果表明，不同so
42-/nh
4+
/co2组合生成多肽效果为：反应温度为45℃、70℃和100℃任一温度时，co2浓度为1000μg/ml的so
42-/nh
4+
/co2组合，合成多肽浓度效果较好，且co2浓度为1000μg/ml反应温度为100℃时，合成多肽浓度效果最好，即实施例15合成的多肽浓度88.9μg/ml。
[0085]
图2中质谱图上的序列号代表不同氨基酸排序组成的肽链，例如图2a中vgkalla代表了由缬氨酸-甘氨酸-赖氨酸-丙氨酸-亮氨酸-亮氨酸-丙氨酸组成的肽链；图2b中yssapc代表了由酪氨酸-丝氨酸-丝氨酸-丙氨酸-脯氨酸-半胱氨酸组成的肽链。
[0086]
最后应说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，而并非对本发明的实施方式的限定。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具有实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，这里无需也无法对所有的实施方
式予以全例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。