[发明专利]一种离子交换树脂选择性固定化酶、制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种离子交换树脂选择性固定化酶、制备方法及其应用，属于固定化酶制备技术领域，本发明分为以下步骤：第一步，对大孔型离子交换树脂进行预处理；第二步，离子交换树脂吸附过渡金属离子；第三步，加入缓冲溶液反应掉多余的活性基团；第四步，加入带His标签的蛋白酶进行固定化。本发明制备的离子交换树脂柱制备简单，价格低廉，反应条件简单温和，可同时实现纯化和固定化过程。固定化提高了酶的相对活性和稳定性，制备得到的固定化酶结合牢靠，可进行多次酶催化反应。

技术领域

本发明属于固定化酶的制备技术领域，具体涉及一种离子交换树脂固定化酶的制备及其应用。

背景技术

相对于游离酶，固定化酶在保持其酶催化反应特性的同时，可以实现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用。传统的酶固定化技术可分为吸附、包埋、交联和共价偶联四种。与其他方法相比，共价偶联法通过共价连接活性氨基酸残基到载体表面使固定化更加稳定。这种方法需要在载体上有大量的可修饰基团才能与酶分子产生化学偶联，因此选择合适的载体对固定化酶的催化效率非常重要。离子交换树脂具有高的比表面积以及丰富的表面官能团，高吸附容量、迅速的吸附或脱附速度和一定的吸附选择性。而且离子交换树脂的形状和大小使其能容易和定量回收再通过简单的过滤或洗脱方法进行再利用。

离子交换树脂的常见用途包括水净化、金属回收和分离、离子取代、酸碱催化，以及作为传感器或固体电解质。因其丰富的表面官能团、稳定的物化性质及适度的粒径和孔结构，离子交换树脂固定化酶的技术逐渐发展起来。CN201410769087.9使用阴离子交换树脂固定了脂肪酶并应用于酯化反应；CN201710575802.9用阴离子交换树脂固定了转氨酶并应用于西他列汀制备；CN201110035791.8采用环氧氯丙烷对离子交换树脂进行修饰得到了适合用于酶固定化的离子交换树脂；但以上方法均将离子交换树脂直接加入酶溶液中通过树脂的可修饰基团与酶的氨基酸残基共价连接，对固定化酶的催化活性存在一定影响。而且这些方法对酶的种类选择都有局限性，固定化方法不是特异性和选择性的，所以在固定化前需要额外的纯化。

发明内容

为解决相关技术中出现的问题，本发明提供了一种离子交换树脂固定化酶的制备方法以及将其用在酶催化的方法，离子交换树脂螯合金属离子后通过简单的振荡吸附即可选择性固定化His标签酶，对酶活不产生影响，操作简单，经济环保。本发明的方法对酶的纯度要求不高，可选择的酶的种类范围广，制备得到的固定化酶结合牢靠，可进行多次酶催化反应。

本发明提供的一个技术方案是：

一种离子交换树脂选择性固定化酶的制备方法，包括：

离子交换树脂预处理；

预处理后的离子交换树脂加入溶有过渡金属盐的水溶液中，摇床振荡吸附；

加入缓冲溶液反应掉离子交换树脂上多余的活性基团；

将离子交换树脂与酶溶液混合后，通过搅拌或者振荡，在4-40℃下固定化。

进一步的，所述离子交换树脂应该为大孔型离子交换树脂，包括强酸性阳离子树脂、弱酸性阳离子树脂或螯合树脂等。

进一步的，所述离子交换树脂预处理是为了除去离子交换树脂中残留的未聚合单体、致孔剂、溶剂等，并对离子交换树脂进行一定程度的活化。预处理时间为4～8h。

进一步的，所述离子交换树脂的预处理方法包括：乙醇处理－酸处理－碱处理－酸处理；饱和食盐水处理－酸处理－碱处理－酸处理；去离子水处理－酸处理－碱处理－酸处理；乙醇处理－碱处理－酸处理－碱处理；饱和食盐水处理－酸处理－碱处理－酸处理；去离子水处理－碱处理－酸处理－碱处理；上述每步处理是指在相应溶液中进行浸泡，每步处理的时间为离子交换树脂预处理总时间均分成4段的时间，即1～2h。

进一步的，所述碱处理所用氢氧化钠的质量分数为2％～7％，优选3％～5％；酸处理所用盐酸的质量分数为2％～7％，优选3％～5％。