r>[0034] 将步骤（1)得到的核壳结构的化学催化剂以及75yL戊二醛加入到25mL水中，超 声15分钟，搅拌15分钟，离心洗涤三次后，加入糖化酶25yL、水25mL，冰水浴搅拌4小时， 离心得到黑色固体，用去离子水反复洗涤至中性。
[0035] (3)、二次交联反应
[0036] 将葡聚糖（分子量为70, 000)0? 40g、碘酸钠0? 60g、加入到10mL水中。遮光条件 下，4°C搅拌9小时后，透析48小时，稀释100倍，取其中的250mL，并加入步骤（2)得到的产 品，30°C条件下搅拌8小时后，离心洗涤至中性。加入硼氢化钠溶液（0. 07mol/L) 100mL，冰 水浴继续搅拌30分钟，离心洗涤三次。样品记作EI-Ru-B/mC@air@mSi02-l。
[0037]图1为本实施例中所制备的生物酶-化学复合催化剂的SEM图片，从照片可见其 呈树枝状结构的糖化酶，其上联接有球状材料的化学催化剂。
[0038] 图2为本实施例中所制备的生物酶-化学复合催化剂的TEM图片，从照片可见所 得样品呈核壳结构形貌，直径约为400-500nm。
[0039] 实施例2
[0040](1)、化学催化剂的制备同实施例1。
[0041] (2) -次交联反应
[0042] 将步骤（1)得到的核壳结构的化学催化剂以及50yL戊二醛加入到25mL水中，超 声15分钟，搅拌15分钟，离心洗涤三次后，加入糖化酶25yL、水25mL，冰水浴搅拌4小时， 离心得到黑色固体，用去离子水反复洗涤至中性。
[0043] (3)二次交联反应同实施例1，样品标记为EI-Ru-B/mC@air@mSi02-2。
[0044] 实施例3
[0045] (1)、化学催化剂的制备同实施例1。
[0046] (2)-次交联反应
[0047] 将步骤（1)得到的核壳结构的化学催化剂以及150yL戊二醛加入到25mL水中， 超声15分钟，搅拌15分钟，离心洗涤三次后，加入糖化酶25yL、水25mL，冰水浴搅拌4小 时，离心得到黑色固体，用去离子水反复洗涤至中性。
[0048] (3)二次交联反应同实施例1，样品标记为EI-Ru-B/mC@air@mSi02-3。
[0049] 催化剂性能测试：
[0050] 将实施例1-3中所得的生物酶-化学复合催化剂用于淀粉水解-加氢一锅法生产 山梨醇中，具体使用步骤为：
[0051] 在100mL高压釜中依次加入淀粉0. 25g，25mL水，加入实施例1中制备的含介孔碳 球0. 25g的EI-Ru-B/mC@air@mSi02-l。通入氢气4次以置换釜内空气，最后通入4. 4MPa的 氢气。加热恒温于60°C后开启搅拌反应6小时。反应产物用配有ShodexsugarSC1011色 谱柱和示差折光检测器的液相色谱检测。所有活性数据均经过三次以上重复实验，误差范 围在5%以内。催化性能数据见表1所示。
[0052]实施例 2 和 3 中制得的EI-Ru-B/mC@air@mSi02-2、EI-Ru-B/mC@air@mSi02-3 也同 上述使用步骤，催化性能数据见表1所示。
[0053]表1
[0054]
【主权项】
1. 一种生物酶-化学复合催化剂，其特征在于：该催化剂为呈树枝状的生物酶催化剂 上连接有圆球形的化学催化剂，该化学催化剂为核壳结构，壳层为二氧化硅，内核为负载了 钌纳米粒子的介孔碳球。
2. 权利要求1所述的生物酶-化学复合催化剂的制备方法，其步骤包括： (1) 将介孔碳球加入钌的盐溶液中超声分散15-20分钟，静置后干燥，在冰点搅拌状态 下加入还原剂水溶液，搅拌反应结束后洗涤至中性，得到黑色固体物；然后加入到乙醇、水、 表面活性剂、十二醇和氢氧化钠的混合溶液中超声分散15-20分钟，搅拌后加入正硅酸四 乙酯、N-氨乙基-y-氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌、离心，加入丙酮并搅拌回流； (2) 将步骤⑴中的产品加入水中，90-100°C条件下搅拌100-120分钟，离心洗绦，得到 核壳结构的化学催化剂； ⑶将步骤⑵中的化学催化剂中加入戊二醛，超声12-17分钟，搅拌后离心洗绦，加入 水和糖化酶，冰水搅拌3-5小时，洗涤至中性； (4)将葡聚糖在碘酸钠溶液中，遮光、0-4°C条件下，搅拌7-10小时，透析45-50小时，稀 释；然后在溶液中加入步骤（3)中的产品，25-35°C下搅拌7-9小时，离心洗涤至中性；加入 硼氢化钠溶液，搅拌20-40分钟，离心洗涤即可。
3. 根据权利要求2所述的生物酶-化学复合催化剂的制备方在法，其特征在于：所述 步骤（1)中，介孔碳球、钌离子和还原剂的加入量配比为lg :〇. 25-0. 27mmol :l-3mmol。
4. 根据权利要求2所述的生物酶-化学复合催化剂的制备方法，其特征在于：所 述步骤⑴中，介孔碳球、乙醇、水、表面活性剂、十二醇和氢氧化钠的加入量配比为lg : 170-200mL ：28〇-350mL ：0. 6-0. 8g ：200-300 u L ：0. 18-0. 25g〇
5. 根据权利要求2所述的生物酶-化学复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述步 骤（1)中，介孔碳球、正硅酸四乙酯和N-氨乙基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷的加入量配比为 lg ：8-20mL ：0.6-2mL〇
6. 根据权利要求2所述的生物酶-化学复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述步 骤（2)中，介孔碳球和水的比例为lg :450-700mL。
7. 根据权利要求2所述的生物酶-化学复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述步 骤（3)中，介孔碳球、戊二醛和糖化酶的加入量比为lg :200-600 y L :80-120 y L。
8. 根据权利要求2所述的生物酶-化学复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述步 骤（4)中，介孔碳球、葡聚糖和碘酸钠的重量比为1:0. 3-0. 5:0. 5-0. 7 ;所述介孔碳球和硼 氢化钠的加入量比为lg :25-35mmol。
9. 根据权利要求2、3或4中所述的生物酶-化学复合催化剂的制备方法，其特征在于： 所述还原剂水溶液为KBH4、似8氏或两者的任意比混合物，所述表面活性剂为十六烷基三甲 基溴化铵。
10. 权利要求1所述的生物酶-化学复合催化剂在淀粉水解-加氢一锅法生产山梨醇 中的应用。
【专利摘要】本发明属于催化剂技术领域，特别涉及一种生物酶-化学复合催化剂及其制备方法和在山梨醇制备中的应用，该催化剂为呈树枝状的生物酶催化剂上连接有圆球形的化学催化剂，该化学催化剂为核壳结构，壳层为二氧化硅，内核为负载了钌纳米粒子的介孔碳球。本发明采用二次交联固载技术，通过交联剂，由生物酶分子键合化学催化剂后，生物酶再互相交联形成复合催化剂，在淀粉水解-加氢一锅法生产山梨醇中表现出优异的催化活性，将大分子生物酶固载后，可循环利用，使用寿命长，降低了生产成本，具有良好的工业应用前景。本发明的反应温和、原材料易得、价格低廉、对环境无污染。
【IPC分类】C07C31-26, C12N9-34, B01J23-46, C07C29-141, C12P7-18, C12N11-14
【公开号】CN104593353
【申请号】CN201510014265
【发明人】李辉, 魏巍, 赵羽, 王聪, 钟庆华, 李和兴
【申请人】上海师范大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月12日