利用巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶合成1，3-丙二醇中的專用設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種利用巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶合成1，3-丙二醇中的專用設(shè)備。所述設(shè)備包括納米多酶反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括上下端開口的殼體，殼體兩端口內(nèi)側(cè)各設(shè)過濾網(wǎng)，殼體內(nèi)壁上設(shè)有保溫層；其中，所述反應(yīng)器是用巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶催化底物反應(yīng)液生成1，3-丙二醇的反應(yīng)器。本實用新型的優(yōu)點是該反應(yīng)器能充分發(fā)揮納米纖維孔隙率高的特點，減小底物擴散阻力，酶在載體上的負(fù)載量大、附著力強，為催化反應(yīng)提供了有利條件，實現(xiàn)重要生物基化學(xué)品1,3-丙二醇的高效、連續(xù)生產(chǎn)；同時，該專用設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計合理且易于制造，不僅可以有效控制反應(yīng)條件，時時監(jiān)測反應(yīng)狀況，還能通過循環(huán)使反應(yīng)充分進行。
【專利說明】利用巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶合成1，3-丙二酉孚中的專用設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種設(shè)備，尤其涉及一種利用巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶合成1，3-丙二醇中的專用設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著酶固定化技術(shù)的不斷深入，固定用載體也隨之推陳出新，不再局限于用傳統(tǒng)的無機材料(高嶺土、硅藻土、氧化鋁、硅膠等)或者多糖類材料(殼聚糖類、纖維素類、葡聚糖類)為載體，而趨向于選擇提高固定化酶性能的新型功能性材料為載體，比如納米材料、磁性材料、離子液體、環(huán)境pH敏感載體等。
[0003]納米材料的種類很多，有納米粒子、納米介孔材料、納米纖維和納米管。其中電紡纖維由于具有較大的比表面積和較小的底物擴散阻力等優(yōu)勢，快速發(fā)展成為固定化酶的優(yōu)異載體材料。電紡納米纖維尺寸一般在80nm到1.50 μ m之間，與尺度較小的納米顆粒固定化酶所催化的液相催化過程相比，納米纖維固定化酶解決了液相反應(yīng)過程擴散阻力較大、難于回收等不足，再加上納米纖維的高比表面積帶來的高酶負(fù)載，突出了它在固定化酶載體材料應(yīng)用中的潛能。同時，靜電紡絲技術(shù)作為簡便可控合成二氧化鈦納米纖維的一種新型手段，通過調(diào)節(jié)靜電紡絲技術(shù)參數(shù)和紡絲溶液組成成分，容易實現(xiàn)對納米纖維的直徑、組成、形貌等進行精細(xì)調(diào)控，獲得長徑比大、比表面積聞、聞孔隙率、分等級的納米結(jié)構(gòu)。
實用新型內(nèi)容
[0004]實用新型目的:本實用新型的目的是提供一種專用于巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶合成1，3-丙二醇的設(shè)備。
[0005]技術(shù)方案:本實用新型所述的利用巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶合成1，3-丙二醇中的專用設(shè)備，包括納米多酶反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括上下端開口的殼體，殼體兩端口內(nèi)側(cè)各設(shè)過濾網(wǎng)，殼體內(nèi)壁上設(shè)有保溫層；其中，所述納米多酶反應(yīng)器是用巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶催化底物反應(yīng)液生成1，3-丙二醇的反應(yīng)器。
[0006]其中，該專用設(shè)備還包括底物反應(yīng)裝置和檢測裝置，其中，底物反應(yīng)裝置通過進液管與反應(yīng)器下端連通，并在進液管上安裝微量化學(xué)泵和閥門；反應(yīng)器上下端與檢測裝置進出口相互連通，形成循環(huán)管路，從檢測裝置下端出口的管路上延伸一道支路，該支路與管路的交叉處安裝三通閥，并在支路上設(shè)產(chǎn)物收集裝置，同時，該三通閥與檢測裝置之間安裝流量控制閥。
[0007]工作原理:預(yù)先在納米多酶反應(yīng)器中裝入巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶和惰性填料，開啟微量化學(xué)泵，底物反應(yīng)液從反應(yīng)器下端進入，充分反應(yīng)后產(chǎn)物從反應(yīng)器上端出料，進入檢測裝置，調(diào)整流量控制閥和三通閥，檢測合格的產(chǎn)物沿支路進入產(chǎn)物收集裝置，不合格的產(chǎn)物重新進入反應(yīng)器反應(yīng)。
[0008]所述巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶，包括多酶和用于固定該多酶的巰基改性二氧化鈦納米纖維載體；所述巰基改性二氧化鈦納米纖維載體是將二氧化鈦納米纖維分散于乙醇中，在超聲條件下加入巰烴基硅烷偶聯(lián)劑，攪拌，洗滌，所獲得巰基改性的二氧化鈦納米纖維。該多酶為基因工程大腸桿菌多酶、克雷伯桿菌的多酶或者木瓜蛋白酶與胰蛋白酶的混合溶液等屬于本領(lǐng)域常用的蛋白酶。
[0009]利用所述巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶合成1，3_丙二醇中的方法，是將巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶與惰性填料混合，然后向其中通入底物反應(yīng)液并控制反應(yīng)液的pH、流速和反應(yīng)溫度，充分反應(yīng)即可得到1，3_丙二醇。其中，控制所述底物反應(yīng)液pH為8?9，流速為0.2?0.6mL.min-1，反應(yīng)溫度為25oC?40oC。惰性填料為活性炭，石英砂，空心玻璃珠，硅膠粒，氧化鋁瓷球中的一種。
[0010]有益效果:本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點是:1、在納米多酶反應(yīng)器中巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶催化合成1，3-丙二醇，該反應(yīng)器能充分發(fā)揮納米纖維孔隙率高的特點，減小底物擴散阻力，酶在載體上的負(fù)載量大、附著力強，酶的使用效率提高，成本降低，為催化反應(yīng)提供了有利條件，便于反應(yīng)的充分進行，從而實現(xiàn)重要生物基化學(xué)品1，3-丙二醇的高效、連續(xù)生產(chǎn)。2、該專用設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計合理且易于制造，不僅可以有效控制反應(yīng)條件，時時監(jiān)測反應(yīng)狀況，還能通過循環(huán)使反應(yīng)充分進行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1，該專用設(shè)備包括納米多酶反應(yīng)器1、底物反應(yīng)裝置2、檢測裝置3和產(chǎn)物收集裝置9，其中，該反應(yīng)器包括殼體11，殼體11兩端口內(nèi)側(cè)各設(shè)過濾網(wǎng)12，殼體11內(nèi)壁上設(shè)有保溫層13，并預(yù)先在納米多酶反應(yīng)器I中裝入巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶和惰性填料硅膠粒，其中，固定化酶為克雷伯桿菌的多酶液，固定化酶與惰性填料硅膠粒的體積比為1:2，另外，惰性填料還可以是活性炭，石英砂，空心玻璃珠或氧化鋁瓷球。在底物反應(yīng)裝置2內(nèi)裝有底物反應(yīng)液，開啟微量化學(xué)泵4，底物反應(yīng)液按一定流速通過進液管6從反應(yīng)器下端進入反應(yīng)器中，開啟反應(yīng)器的保溫系統(tǒng)，控制溫度，底物在固態(tài)催化酶的作用下充分反應(yīng)，產(chǎn)物在泵壓力的作用下從反應(yīng)器上端出料，沿出料管7進入檢測裝置3，取樣檢測判斷產(chǎn)物是否合格，然后調(diào)節(jié)流量控制閥5控制流速，開啟三通閥8，調(diào)節(jié)液體流向，如果產(chǎn)物合格，則產(chǎn)物沿支路進入產(chǎn)物收集裝置9，如果產(chǎn)物不合格，則沿出料管7重新進入反應(yīng)器中反應(yīng)。
[0013]當(dāng)然，該專用設(shè)備也可簡化為單獨的納米多酶反應(yīng)器1，在其中填充巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶和惰性填料，然后將底物反應(yīng)液緩緩從反應(yīng)器上端倒入，從反應(yīng)器下端收集產(chǎn)物。
【權(quán)利要求】
1.一種利用巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶合成1，3-丙二醇中的專用設(shè)備，其特征在于:包括納米多酶反應(yīng)器(I )，該反應(yīng)器包括上下端開口的殼體(11 )，殼體(11)兩端口內(nèi)側(cè)各設(shè)過濾網(wǎng)(12)，殼體(11)內(nèi)壁上設(shè)有保溫層(13);其中，所述納米多酶反應(yīng)器(I)是用巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶催化底物反應(yīng)液生成1，3_丙二醇的反應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用巰基改性二氧化鈦納米纖維固定化酶合成1，3_丙二醇中的專用設(shè)備，其特征在于:還包括底物反應(yīng)裝置(2)和檢測裝置(3)，其中，底物反應(yīng)裝置(2 )通過進液管(6 )與反應(yīng)器下端連通，并在進液管上安裝微量化學(xué)泵(4 )和閥門；反應(yīng)器上下端與檢測裝置(3)進出口相互連通，形成循環(huán)管路，從檢測裝置(3)下端出口的管路上延伸一道支路，該支路與管路的交叉處安裝三通閥(8)，并在支路上設(shè)產(chǎn)物收集裝置(9)，同時，該三通閥(8)與檢測裝置(3)之間安裝流量控制閥(5)。
【文檔編號】C12M1/40GK203613197SQ201320650451
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】吳敏, 孟俊麗, 丁穩(wěn), 代云茜, 馬全紅, 倪恨美 申請人:東南大學(xué)