一种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料以及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及酶固定化载体材料领域，具体地说是涉及一种负离子调控酶活性的酶 固定化载体材料以及制备方法。
【背景技术】
[0002] 酶固定化技术能够实现酶半衰期的延长、稳定性的提高、重复利用以及产物和酶 的分离，酶固定化技术已经用于各行各业。在固定化过程中会与微生物发生化学键合，其大 孔形态结构的物理吸附和截陷着床作用等将构成载体结合微生物固定化系统，既有利于所 固定微生物的代谢增殖，又呈现优良的传质性能。随着研究的不断深入，发展新型的酶固定 化载体材料具有重要意义。
[0003] 近年来，负离子粉作为一种具有特殊功能的新型无机材料受到人们的关注，离子 粉体中的成分是以含硼为特征的铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐物质，类质同象发育，因其 热电性和压电性，使其极性离子在平衡位置振动而引起偶极矩变化产生远红外波段的电磁 辐射，若按一定比例添加到产品中，使其通过自身的自由离子、不纯物离子和离子性物质， 杂质和二、三声子共鸣产生辐射，牵动有机与无机分子交链的离子键极性振动，形成了较强 的辐射宽带，据测试负离子粉体对远红外的发射率为90%以上。负离子粉体的远红外性能 主要有以下几个方面：①远红外可加速水分子运动，使普通水变成活性水，从而使水的渗透 力、扩散力、溶解力、代谢力增强，并产生水保护膜。②远红外对于细胞组织，可使细胞活化， 使老死细胞排泄或赋予再生能力，可增强细胞能量，增强细胞的功能和活力等作用。但是负 离子在酶固定载体材料中应用研究并不多。
【发明内容】
[0004] 针对酶固定化载体材料的发展，本发明提供一种负离子调控酶活性的酶固定化载 体材料以及制备方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为： 一种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料，包括由下列重量份的原料：聚谷氨酸 20-25、羧基胱胺酸盐11-12、六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超细粉20-25、 远红外纳米陶瓷粉10-12、磁石粉12-14、多亚甲基多苯基异氰酸酯1-1. 3、聚氨酯海绵粉 40-46、硅藻土 30-34、碳纤维20-22、双醛淀粉溶液50-52、氯化钙8-10、超细麦饭石粉7-9、 丝瓜络纤维素18-20、戊二酸6-8、适量的去离子水。
[0006] -种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超细粉在100-120°C烘干处理 60-90min后，加入多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续在100-120°C下高速搅拌120-180min，冷 却得到异氰酸酯接枝的可持续发射远红外线的负离子粉； (2) 将聚谷氨酸、羧基胱胺酸盐、远红外纳米陶瓷粉、磁石粉、超细麦饭石粉、戊二酸以 及总重量2-4倍的去离子水混合，采用1000W的超声波震荡处理2-3h，得聚谷氨酸接枝改性 的负离子粉诱导剂备用； (3) 将聚氨酯海绵粉、硅藻土、碳纤维、双醛淀粉溶液、氯化钙、丝瓜络纤维素混合，并加 入总重量2-4倍的去离子水，采用高压均质机处理90-120min，得基液备用； (4) 将异氰酸酯接枝的可持续发射远红外线的负离子粉、聚谷氨酸接枝改性的负离子 粉诱导剂加入基液混合，在氮气氛围下180°C加热搅拌3-4h，之后采用冷冻干燥技术干燥 2_3h，即得。
[0007] 本发明的有益效果： 本发明以聚氨酯海绵粉、硅藻土、碳纤维、双醛淀粉溶液、氯化钙、丝瓜络纤维素，加入 异氰酸酯接枝的可持续发射远红外线的负离子粉以及聚谷氨酸接枝改性的负离子粉诱导 剂制备了酶固定化载体，随着外界条件的变化，负离子粉发射红外激光的能力发生变化，进 一步影响酶的生存条件，起到调控酶活性的作用，通过负离子粉调控，精度高，反应灵敏，可 用于环境生物传感器酶的固定，实现环境的高灵敏度监测。
【具体实施方式】
[0008]下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
[0009] 实施例1: 一种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料，包括由下列重量份的原料：聚谷氨酸 20、羧基胱胺酸盐11、六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超细粉20、远红外纳米 陶瓷粉10、磁石粉12、多亚甲基多苯基异氰酸酯1、聚氨酯海绵粉46、硅藻土 34、碳纤维22、 双醛淀粉溶液52、氯化钙10、超细麦饭石粉7、丝瓜络纤维素20、戊二酸6、适量的去离子水。
[0010] -种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超细粉在ll〇°C烘干处理75min后， 加入多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续在ll〇°C下高速搅拌150min，冷却得到异氰酸酯接枝 的可持续发射远红外线的负离子粉； (2) 将聚谷氨酸、羧基胱胺酸盐、远红外纳米陶瓷粉、磁石粉、超细麦饭石粉、戊二酸以 及总重量3倍的去离子水混合，采用1000W的超声波震荡处理2. 5h，得聚谷氨酸接枝改性的 负离子粉诱导剂备用； (3) 将聚氨酯海绵粉、硅藻土、碳纤维、双醛淀粉溶液、氯化钙、丝瓜络纤维素混合，并加 入总重量3倍的去离子水，采用高压均质机处理115min，得基液备用； (4) 将异氰酸酯接枝的可持续发射远红外线的负离子粉、聚谷氨酸接枝改性的负离子 粉诱导剂加入基液混合，在氮气氛围下180°C加热搅拌3. 5h，之后采用冷冻干燥技术干燥 2. 5h，即得。
[0011] 实施例2: 一种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料，包括由下列重量份的原料：聚谷氨酸 22. 5、羧基胱胺酸盐11. 5、六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超细粉22. 5、远红 外纳米陶瓷粉11、磁石粉13、多亚甲基多苯基异氰酸酯1. 15、聚氨酯海绵粉43、硅藻土 32、 碳纤维21、双醛淀粉溶液51、氯化钙9、超细麦饭石粉8、丝瓜络纤维素19、戊二酸7、适量的 去离子水。
[0012] -种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超细粉在110°c烘干处理75min后， 加入多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续在ll〇°C下高速搅拌150min，冷却得到异氰酸酯接枝 的可持续发射远红外线的负离子粉； (2) 将聚谷氨酸、羧基胱胺酸盐、远红外纳米陶瓷粉、磁石粉、超细麦饭石粉、戊二酸以 及总重量3倍的去离子水混合，采用1000W的超声波震荡处理2. 5h，得聚谷氨酸接枝改性的 负离子粉诱导剂备用； (3) 将聚氨酯海绵粉、硅藻土、碳纤维、双醛淀粉溶液、氯化钙、丝瓜络纤维素混合，并加 入总重量3倍的去离子水，采用高压均质机处理115min，得基液备用； (4) 将异氰酸酯接枝的可持续发射远红外线的负离子粉、聚谷氨酸接枝改性的负离子 粉诱导剂加入基液混合，在氮气氛围下180°C加热搅拌3. 5h，之后采用冷冻干燥技术干燥 2. 5h，即得。
[0013] 实施例3: 一种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料，包括由下列重量份的原料：聚谷氨酸 25、羧基胱胺酸盐12、六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超细粉25、远红外纳米 陶瓷粉12、磁石粉14、多亚甲基多苯基异氰酸酯1. 3、聚氨酯海绵粉40、硅藻土 30、碳纤维 20、双醛淀粉溶液50、氯化钙8、超细麦饭石粉9、丝瓜络纤维素18、戊二酸6、适量的去离子 水。
[0014] -种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超细粉在ll〇°C烘干处理75min后， 加入多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续在ll〇°C下高速搅拌150min，冷却得到异氰酸酯接枝 的可持续发射远红外线的负离子粉； (2) 将聚谷氨酸、羧基胱胺酸盐、远红外纳米陶瓷粉、磁石粉、超细麦饭石粉、戊二酸以 及总重量3倍的去离子水混合，采用1000W的超声波震荡处理2. 5h，得聚谷氨酸接枝改性的 负离子粉诱导剂备用； (3) 将聚氨酯海绵粉、硅藻土、碳纤维、双醛淀粉溶液、氯化钙、丝瓜络纤维素混合，并加 入总重量3倍的去离子水，采用高压均质机处理115min，得基液备用； (4) 将异氰酸酯接枝的可持续发射远红外线的负离子粉、聚谷氨酸接枝改性的负离子 粉诱导剂加入基液混合，在氮气氛围下180°C加热搅拌3. 5h，之后采用冷冻干燥技术干燥 2. 5h，即得。
[0015] 上述实施例1-3制得的酶固定化载体材料的主要性能参数测试结果如表1所示。
[0016] 表1实施例1-3制得的酶固定化载体材料的主要性能参数
由上表可知，本发明的酶固定化载体能够有效地吸附加载酶，同时，对负离子强度有较 好的敏感性，能够增加温度调控范围，使用方便，效果好。
【主权项】
1. 一种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料，其特征在于，包括由下列重量份的原 料：聚谷氨酸20-25、羧基胱胺酸盐11-12、六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超 细粉20-25、远红外纳米陶瓷粉10-12、磁石粉12-14、多亚甲基多苯基异氰酸酯1-1. 3、聚氨 酯海绵粉40-46、硅藻土 30-34、碳纤维20-22、双醛淀粉溶液50-52、氯化钙8-10、超细麦饭 石粉7-9、丝瓜络纤维素18-20、戊二酸6-8、适量的去离子水。2. -种如权利要求1所述的负离子调控酶活性的酶固定化载体材料的制备方法，其特 征在于，包括以下步骤： (1) 将六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超细粉在100-120°C烘干处理 60-90min后，加入多亚甲基多苯基异氰酸酯，继续在100-120°C下高速搅拌120-180min，冷 却得到异氰酸酯接枝的可持续发射远红外线的负离子粉； (2) 将聚谷氨酸、羧基胱胺酸盐、远红外纳米陶瓷粉、磁石粉、超细麦饭石粉、戊二酸以 及总重量2-4倍的去离子水混合，采用1000W的超声波震荡处理2-3h，得聚谷氨酸接枝改性 的负离子粉诱导剂备用； (3) 将聚氨酯海绵粉、硅藻土、碳纤维、双醛淀粉溶液、氯化钙、丝瓜络纤维素混合，并加 入总重量2-4倍的去离子水，采用高压均质机处理90-120min，得基液备用； (4) 将异氰酸酯接枝的可持续发射远红外线的负离子粉、聚谷氨酸接枝改性的负离子 粉诱导剂加入基液混合，在氮气氛围下180°C加热搅拌3-4h，之后采用冷冻干燥技术干燥 2 _3h，即得。
【专利摘要】本发明公开了一种负离子调控酶活性的酶固定化载体材料以及制备方法，其包括由下列重量份的原料：聚谷氨酸20-25、羧基胱胺酸盐11-12、六环石天然矿物制备的激光电激化纳米级的超细粉20-25、远红外纳米陶瓷粉10-12、磁石粉12-14、多亚甲基多苯基异氰酸酯1-1.3、聚氨酯海绵粉40-46、硅藻土30-34、碳纤维20-22、双醛淀粉溶液50-52、氯化钙8-10、超细麦饭石粉7-9、丝瓜络纤维素18-20、戊二酸6-8、适量的去离子水。本发明加入异氰酸酯接枝的可持续发射远红外线的负离子粉以及聚谷氨酸接枝改性的负离子粉诱导剂制备了酶固定化载体，随着外界条件的变化，负离子粉发射红外激光的能力发生变化，进一步影响酶的生存条件，起到调控酶活性的作用。
【IPC分类】C12N11/14, C08K7/06, C12N11/12, C12N11/08, C08K9/04, C08K13/06, C08K9/02, C08K3/38, C08K3/16, C08L1/02, C08K3/34, C08L75/04, C08L3/04
【公开号】CN105131343
【申请号】CN201510597962
【发明人】李爱冰
【申请人】李爱冰
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月17日