本发明属于固定化酶，尤其涉及一种改性剂修饰的介孔二氧化硅载体用于物理吸附固定化酶的方法。
背景技术：
1、当生物酶催化是一类以酶为催化剂进行物质合成与转化的绿色催化过程，因具有反应条件温和、催化活性高、产物选择性高等优势，被广泛应用于合成大宗化学品、医药化学品、精细化学品等，是实现绿色生物制造和“双碳”目标的高效催化剂。
2、绿色生物制造核心是高效的生物催化元件，酶是最常用的生物催化元件之一。然而，一般工业生产中，酶催化反应一般在液相环境进行，反应后面临酶催化剂流失严重、产品纯化工艺复杂等难题，造成产品成本升高。此外，游离酶在细胞外的催化过程易受高温、酸碱等因素影响，进一步限制了酶的规模化应用。利用介孔材料原位包埋酶分子，可有效提升酶分子的稳定性和回用性。但仍面临合成步骤较繁琐、介质结构不规则、介质稳定性较差等缺点。
技术实现思路
1、针对现有技术，本发明提出了一种改性剂修饰的介孔二氧化硅载体用于物理吸附固定化酶的方法，构建了不同的ca@介孔二氧化硅固定化酶颗粒实现了酶分子在多孔材料内的吸附固定化，实现了酶促转化过程的高效强化。介孔二氧化硅载体有效地屏蔽了高温环境，酸碱环境对酶的影响，提高了酶的催化稳定性，显著降低了酶催化剂的使用成本。通过在介孔二氧化硅载体合成过程中添加改性剂pei和pdadma，合成了改性的载体。载体形貌和性质的改变使其更适合负载ca，同时合成的固定化酶也具有更好的极端环境耐受性能此外，固定化酶颗粒具有一定的机械强度和形状，可进行再设计和二次加工，实现酶催化剂与底物或产物的高效快速分离和工业酶制剂的连续规模化生产等。本发明涉及的介孔二氧化硅载体是一种集稳定性与多孔性的优良固定化酶介质，可用于物理吸附生物催化剂(酶)进而构建高效的固定化酶颗粒，实现绿色低碳和连续高效的化学转化。
2、为了解决上述技术问题，本发明提出一种改性剂修饰的介孔二氧化硅固定化酶，由气相二氧化硅、硅溶胶和改性剂通过喷雾干燥法制得改性剂修饰的介孔二氧化硅载体，所述改性剂是聚乙烯亚胺或是聚二甲基二烯丙基氯化铵；利用所述的介孔二氧化硅载体通过物理吸附法制备固定化酶。
3、同时，本发明还提出了所述改性剂修饰的介孔二氧化硅固定化酶的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1、改性剂修饰的介孔二氧化硅载体的制备：向质量体积比为50g/l的气相二氧化硅溶液中加入硅溶胶得到混合物a，其中，所述硅溶胶的质量体积比为2.5g/l；按照质量体积比为0.05g/l向混合溶液a中加入改性剂得到混合物b，所述改性剂是聚乙烯亚胺或是聚二甲基二烯丙基氯化铵；针对所述混合物b，通过喷雾干燥法得到颗粒状混合物，将该颗粒状混合物进行高温煅烧后即为改性剂修饰的介孔二氧化硅；
5、步骤2、改性剂修饰的介孔二氧化硅固定化酶的制备：将步骤1制备得到的改性剂修饰的介孔二氧化硅分散于4-羟乙基哌嗪乙磺酸(hepes)缓冲溶液中，得到介孔二氧化硅载体悬浊液；将酶溶液与介孔二氧化硅载体悬浊液混合，体系中改性剂修饰的介孔二氧化硅最终浓度为2mg/ml，酶最终浓度为0.1mg/ml；在室温下，摇床转速为120rpm、振荡2h，离心后洗涤3次，所得沉淀即为改性剂修饰的介孔二氧化硅固定化酶。
6、进一步地，本发明所述的制备方法，其中：
7、步骤1中，所述喷雾干燥法的工艺条件是：温度210℃，风机速度90％，蠕动泵速度30％，通针3s。高温煅烧的温度为600℃，煅烧时间为24h。
8、步骤2中，所述4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液的浓度为50mm，ph＝7.5。酶为碳酸酐酶(ca)，葡萄糖氧化酶(god)，过氧化氢酶(cat)和甲酸脱氢酶(fdh)中的一种。离心的转速为10000rpm，时间为5min。
9、与现有技术相比，本发明所具有的有益效果如下：
10、本发明所述的制备方法条件温和，工艺简单易行。在载体制备过程中通过改变添加的改性剂，调控介孔二氧化硅载体形成过程，进而调控介孔二氧化硅载体的表面积和孔径结构，最终实现酶@介孔二氧化硅的催化稳定性提升。与现有技术中酶@二氧化硅固定化酶催化剂相比较，本发明中所设计的ca@pei/sio2和ca@pdadmac/sio2固定化酶有效结合了介孔二氧化硅材料的高稳定性、多孔性和高分子聚合物对酶的亲和性，显著提高了载体对酶的吸附性和酶对非生物条件的耐受性，强化了酶促反应的催化稳定性，为高效工业酶制剂的开发提供借鉴意义。
1.一种改性剂修饰的介孔二氧化硅固定化酶，其特征在于，由气相二氧化硅、硅溶胶和改性剂通过喷雾干燥法制得改性剂修饰的介孔二氧化硅载体，所述改性剂是聚乙烯亚胺或是聚二甲基二烯丙基氯化铵；利用所述的介孔二氧化硅载体通过物理吸附法制备固定化酶。
2.一种如权利要求1所述改性剂修饰的介孔二氧化硅固定化酶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述喷雾干燥法的工艺条件是：温度210℃，风机速度90％，蠕动泵速度30％，通针3s。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，高温煅烧的温度为600℃，煅烧时间为24h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液的浓度为50mm，ph＝7.5。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，酶为碳酸酐酶(ca)，葡萄糖氧化酶(god)，过氧化氢酶(cat)和甲酸脱氢酶(fdh)中的一种。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，离心的转速为10000rpm，时间为5min。
