专利名称：一种织物固定木瓜蛋白酶的制备方法
技术领域：
本发明属于纺织领域，特别涉及一种织物固定木瓜蛋白酶的制备方法。
背景技术：
木瓜蛋白酶(EC 3.4.22.2)是一种巯基蛋白酶，主要存在干番木瓜茎叶与果实中，未成熟果实的乳汁中含量最高.木瓜蛋白酶能够水解蛋白质、短链多肽，合成单聚体，目前已经广泛应用于诸多行业，如食品、医疗卫生和纺织领域等。但是木瓜蛋白酶的价格昂贵，酶的稳定性较差，而且游离酶在催化结束后难以回收利用，将木瓜蛋白酶进行有效的固定化成为近年来的研究热点。
纺织品是一种优异的木瓜蛋白酶固定化载体材料。纺织品固定化木瓜蛋白酶的研究主要集中在纤维的化学改性以及物理吸附方面。然而，纤维化学改性反应条件苛刻，操作复杂，会引起酶蛋白高级结构变化，破坏部分活性中心，因此往往不能得到比活力高的固定化酶，酶活回收率一般为30％左右，甚至底物的专一性等酶的性质也会发生变化。物理吸附法固定化酶，酶与纤维的结合较弱，在使用过程中易溢出。
因此，目前急切需要开发一种适合织物固定化木瓜蛋白酶的过程简单、条件温和的方法，以弥补传统固定化方法的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能保持酶最大活性的SiO2溶胶整理液及其对织物的固定化酶整理，以解决现有技术中固定化酶过程复杂、条件苛刻等缺陷。
本发明以硅酸四烷基酯为水解前驱物，水为溶剂，盐酸为催化剂，通过溶胶—凝胶法，在较高频率的超声波作用以及恒温水浴锅中进行水解形成SiO2纳米溶胶。将制备的溶胶与木瓜蛋白酶混合，在织物表面形成均匀的固定化酶涂层。固定化酶的性能得到了较好的提高。由于溶胶浓度控制范围广，胶粒团聚现象少，因此对织物的外观没有任何影响。同时，具有一定酸碱度的酶液与溶胶混合后，加速了溶胶胶凝的过程，较低的温度与较短的时间内即可在织物表面形成固定化酶的溶胶涂层，避免了胶凝时间过长引起的酶活损失。另外，在整理过程中，改进了溶胶制备工艺，避免了传统SiO2溶胶制备过程中使用的有机醇类，因此污染小、成本低。
本发明提供了一种织物固定木瓜蛋白酶的制备方法。该方法污染小、成本低。
本发明一种织物固定木瓜蛋白酶的制备方法，包括如下步骤
(1)制备二种整理液整理液一木瓜蛋白酶 10-40g/L硅酸四烷基酯 20-60g/L浓盐酸(36％～38％) 0.05-0.2g/L水 880-960g/L将盐酸与水的混合液滴加到硅酸四烷基酯中制备SiO2溶胶，之后将溶胶与木瓜蛋白酶母液混合；整理液二木瓜蛋白酶 10-40g/L硅酸四烷基酯 20-60g/L聚乙二醇 30-80g/L浓盐酸(36％～38％) 0.05-0.2g/L水 800-930g/L将盐酸与水的混合液滴加到硅酸四烷基酯中制备SiO2溶胶，之后将溶胶与木瓜蛋白酶母液混合；所述的硅酸四烷基酯为硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、硅酸四丙酯、硅酸四丁酯或四(丁氧基乙氧基)硅烷等的一种或一种以上。
所述的整理液二中聚乙二醇为分子量为200、400、600或者800的聚乙二醇的一种或一种以上。
(2)用上述的SiO2溶胶整理液对织物的固定化木瓜蛋白酶整理将织物在固定化酶溶胶整理液中浸泡或者浸轧，浸轧采用一浸一轧方式，轧车压力0.3-0.4MPa，之后在室温下晾干。
a.棉织物固定化木瓜蛋白酶整理将棉织物在固定化木瓜蛋白酶溶胶整理液中一浸一轧，浴比1∶20，轧车压力0.3-0.4MPa，之后在室温下晾干；b.亚麻织物固定化木瓜蛋白酶整理将亚麻织物在固定化木瓜蛋白酶溶胶整理液中一浸一轧，浴比1∶20，轧车压力0.3-0.4MPa，之后在室温下晾干；c.尼龙织物固定化木瓜蛋白酶整理将尼龙织物在固定化木瓜蛋白酶溶胶整理液中浸泡一定时间，浴比1∶40，之后在室温下晾干；d.涤纶织物固定化木瓜蛋白酶整理将涤纶织物在固定化木瓜蛋白酶溶胶整理液中浸泡一定时间，浴比1∶40，之后在室温下晾干。
本发明的原理是利用溶胶-凝胶法以硅酸四烷基酯作为二氧化硅母体，将在微量酸催化作用下形成的溶胶与酶混合，浸泡或浸轧织物，从而实现木瓜蛋白酶在织物的固定化目的。
本发明使用溶胶-凝胶方法首先将SiO2溶胶整理液与木瓜蛋白酶液混合，采用浸泡或浸轧的整理方法将酶分子引入到织物上，在室温下将固定化酶的织物晾干，即可在织物表层形成透明无色的、在网络结构中包埋酶分子的二氧化硅涂层。依靠二氧化硅的网络结构以及织物载体的作用，酶分子被相当程度的固定，提高了固定化酶的可重复使用次数；同时硅与酶分子之间的静电相互作用提高了酶在凝胶中的构象稳定性，拓宽了固定化酶的耐酸碱范围，并且最适反应pH值向碱边移动。另外，由于溶胶-凝胶固定化过程工艺简单、条件温和，可以根本解决目前固定化酶工艺的缺陷。
本发明具有以下优点首先，固定化酶整理过程中使用的化学试剂对织物的物理和化学性能没有任何影响，整理后织物的机械性能没有损失；第二，固定化酶性能优异与游离酶的性能相比，固定化酶的耐酸碱稳定性能有所提高，并且最适反应pH值向碱边移动。固定化酶的可重复使用次数提高；第三，与传统的织物固定化酶方法比较，该方法制备过程简单，固定化条件温和；第四，在整理过程中，改进了溶胶制备工艺，避免了传统的SiO2溶胶制备过程中使用的有机醇类，因此污染小、成本低；使用的所有化学试剂均没有生物毒性，可以安全使用；最后，不需要任何特殊的设备，使用常规的工艺就可以进行生产。
说明书附1固定化木瓜蛋白酶的pH稳定性；图2固定化木瓜蛋白酶的重复使用次数。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
通过实施例可以进一步理解本发明，但实施例不能限制本发明内容。实施例中所述的制备步骤如下实施例一(1)制备固定化木瓜蛋白酶的溶胶整理液一溶胶整理液的成分包括20g/L木瓜蛋白酶、40g/L硅酸乙酯、0.05g/L催化剂、960g/L水。分别取0.05mL的浓盐酸和460g的水，在室温下搅拌均匀后，在半小时内滴加到40g硅酸乙酯中，超声振荡30分钟，之后在50℃水浴中搅拌20分钟后得到透明的SiO2水溶胶。将40g/L木瓜蛋白酶母液500mL与溶胶混合。
(2)棉织物的固定化酶整理将棉织物(20s×16s，128×60)在固定化木瓜蛋白酶的溶胶整理液中一浸一轧，轧车压力0.3MPa，浴比1∶20，室温晾干。
实施例二(1)制备固定化木瓜蛋白酶的溶胶整理液一溶胶整理液的成分包括20g/L木瓜蛋白酶、40g/L硅酸乙酯、0.05g/L催化剂、960g/L水。分别取0.05mL的浓盐酸和460g的水，在室温下搅拌均匀后，在半小时内滴加到40g硅酸乙酯中，超声振荡30分钟，之后在50℃水浴中搅拌20分钟后得到透明的SiO2水溶胶。将40g/L木瓜蛋白酶母液500mL与溶胶混合。
(2)涤纶织物的固定化酶整理将涤纶织物(68d×68d，210 T)在固定化木瓜蛋白酶的溶胶整理液中浸泡5min，浴比1∶40，室温晾干。
实施例三(1)制备固定化木瓜蛋白酶的溶胶整理液二溶胶整理液的成分包括20g/L木瓜蛋白酶、40g/L硅酸乙酯、70g/L聚乙二醇400、0.05g/L催化剂、890g/L水。分别取0.05mL的浓盐酸和390g的水，在室温下搅拌均匀后，在5分钟内滴加到70g聚乙二醇400溶液中，混合均匀，之后，将混合液在半小时内滴加到40g硅酸乙酯中，超声振荡30分钟，转移到50℃水浴中继续搅拌20分钟后得到透明的SiO2水溶胶。将40g/L木瓜蛋白酶母液500mL与溶胶混合。
(2)棉织物的固定化酶整理将棉织物(20s×16s，128×60)在固定化木瓜蛋白酶的溶胶整理液中一浸一轧，轧车压力0.3MPa，浴比1∶20，室温晾干。
实施例四(1)制备固定化木瓜蛋白酶的溶胶整理液二溶胶整理液的成分包括20g/L木瓜蛋白酶、40g/L硅酸乙酯、70g/L聚乙二醇400、0.05g/L催化剂、890g/L水。分别取0.05mL的浓盐酸和390g的水，在室温下搅拌均匀后，在5分钟内滴加到70g聚乙二醇400溶液中，混合均匀，之后，将混合液在半小时内滴加到40g硅酸乙酯中，超声振荡30分钟，转移到50℃水浴中继续搅拌20分钟后得到透明的SiO2水溶胶。将40g/L木瓜蛋白酶母液500mL与溶胶混合。
(2)涤纶织物的固定化酶整理将涤纶织物(68d×68d，210 T)在固定化木瓜蛋白酶的溶胶整理液中浸泡5min，浴比1∶40，室温晾干。
对固定化酶性能的测试指标■木瓜蛋白酶酶活测试参考QB/T1803-93进行测试结果如下
图1表明了固定化的木瓜蛋白酶酸碱稳定性能提高，并且最适反应pH值向碱边移动。
图2表明了溶胶-凝胶方法固定化木瓜蛋白酶，增加了固定化木瓜蛋白酶的重复使用次数。
权利要求
1.一种织物固定木瓜蛋白酶的制备方法，包括如下步骤(1)制备二种整理液整理液一木瓜蛋白酶 10-40g/L硅酸四烷基酯 20-60g/L浓盐酸(36％～38％) 0.05-0.2g/L水 880-960g/L将盐酸与水的混合液滴加到硅酸四烷基酯中制备SiO2溶胶，之后将溶胶与木瓜蛋白酶母液混合；整理液二木瓜蛋白酶 10-40g/L硅酸四烷基酯 20-60g/L聚乙二醇 30-80g/L浓盐酸(36％～38％) 0.05-0.2g/L水 800-930g/L将盐酸与水的混合液滴加到硅酸四烷基酯中制备SiO2溶胶，之后将溶胶与木瓜蛋白酶母液混合；(2)用上述的SiO2溶胶整理液对织物的固定化木瓜蛋白酶整理将织物在固定化酶溶胶整理液中浸泡或者浸轧，浸轧采用一浸一轧方式，轧车压力0.3-0.4MPa，之后在室温下晾干。
2.根据权利要求1所述的一种织物固定木瓜蛋白酶的制备方法，其特征在于所述整理液一或整理液二是将硅酸四烷基酯的水解溶胶与木瓜蛋白酶混合制备得到的。
3.根据权利要求1所述的一种织物固定木瓜蛋白酶的制备方法，其特征在于所述硅酸四烷基酯选自硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、硅酸四丙酯、硅酸四丁酯或四(丁氧基乙氧基)硅烷等的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种织物固定木瓜蛋白酶的制备方法，其特征在于所述整理液二中的聚乙二醇的分子量是200、400、600或者800。
5.根据权利要求1所述的一种织物固定木瓜蛋白酶的制备方法，其特征在于将织物在固定化酶溶胶整理液中浸泡或者浸轧，浸轧采用一浸一轧方式，轧车压力0.3-0.4MPa，之后在室温下晾干。
6.根据权利要求5所述的一种织物固定木瓜蛋白酶的制备方法，其特征在于织物是棉织物、亚麻织物、尼龙织物或涤纶织物。
全文摘要
本发明公开了一种织物固定化木瓜蛋白酶的制备方法。以硅酸四烷基酯作为水解前驱体，盐酸为催化剂，分别制备了两种固定木瓜蛋白酶的二氧化硅溶胶整理液，之后采用浸泡或浸轧的方法将木瓜蛋白酶分子固定在二氧化硅凝胶涂层的棉、亚麻、尼龙和涤纶织物。相对于游离酶的性能，用溶胶－凝胶方法固定在织物的木瓜蛋白酶性能得到改善。固定化的酶pH稳定性有显著的提高，最适反应的pH值向碱边移动。固定化的酶可连续重复使用6次之后，仍能保持初始活力的30％以上。
文档编号C12N9/50GK1986786SQ20061014756
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者李凤艳, 邢彦军, 丁辛 申请人:东华大学