本發(fā)明屬于固定化酶催化反應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種固定化葡萄糖氧化酶制備葡萄糖酸鈉的方法。

背景技術(shù)：

葡萄糖酸鈉是一種用途極為廣泛的多羥基有機(jī)酸鹽，易溶于水。其分子式為c6h11nao7，相對(duì)分子質(zhì)量為218.14。是葡萄糖的一種深加工產(chǎn)品。同時(shí)，還是制備葡萄糖酸鹽(銅、鋅、亞鐵鹽)與葡萄糖酸內(nèi)酯等產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料，在建筑工業(yè)、食品、水質(zhì)穩(wěn)定劑、醫(yī)藥等方面有著廣泛的用途。

酶是一種重要的生物催化劑，其能高效、專一、溫和地將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。然而，酶易失活、難以重復(fù)使用，故在工業(yè)上尤其是在有機(jī)合成中的應(yīng)用受到一定的限制。通過(guò)固定化除了更方便的處理酶，固定化酶可以使其更容易從產(chǎn)品的分離，從而最小化或消除產(chǎn)品的蛋白質(zhì)污染問(wèn)題。固定化也有利于有效的回收和再利用價(jià)格昂貴的酶，在許多應(yīng)用中考慮到經(jīng)濟(jì)的可行性，使它們用于連續(xù)的固定床操作。另一個(gè)好處可以增強(qiáng)其穩(wěn)定性，如熱穩(wěn)定性與機(jī)溶劑耐受性或酶的自溶。改進(jìn)酶性能通過(guò)增強(qiáng)穩(wěn)定性和重復(fù)再利用反映在較高的催化劑生產(chǎn)率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種固定化葡萄糖氧化酶制備葡萄糖酸鈉的方法。該方法以本實(shí)驗(yàn)室制備出的磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽為載體固定化葡萄糖氧化酶，并將其應(yīng)用于催化葡萄糖氧化反應(yīng)。具有固定化葡萄糖氧化酶催化效率高，酶活回收率高，操作簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性高，可重復(fù)使用等特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種固定化葡萄糖氧化酶制備葡萄糖酸鈉的方法，包含如下步驟：

(1)將葡萄糖氧化酶固定于磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽載體上，固定化0.5～3h，得到固定化葡萄糖氧化酶；

(2)將步驟(1)制得的固定化葡萄糖氧化酶與葡萄糖溶液混合反應(yīng)；

(3)在步驟(2)制得的混合溶液保持在30～70℃下，ph4.0～9.0，攪拌反應(yīng)1～24h；

(4)將步驟(3)制得的混合溶液中加入氫氧化鈉溶液；

(5)用磁鐵將步驟(4)制得的反應(yīng)液中固定化酶分離，洗滌投入下一次的使用，將反應(yīng)液旋蒸，結(jié)晶，干燥得到葡萄糖酸鈉。

步驟(1)中所述的磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽在專利“申請(qǐng)?zhí)枺?01610111460.0、名稱：一種固定化葡萄糖氧化酶及其制備方法與應(yīng)用”中公開(kāi)。

步驟(1)中所述的葡萄糖氧化酶與磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽的質(zhì)量比為0.05～0.4；優(yōu)選為1:10。

步驟(1)中所述的固定化的時(shí)間優(yōu)選為1h；

步驟(2)中所述的葡萄糖溶液的濃度為20～200mm；優(yōu)選為100～200mm；更優(yōu)選為100mm；

步驟(3)中所述的攪拌反應(yīng)的溫度優(yōu)選為40～50℃；更優(yōu)選為40℃；

步驟(3)中所述的攪拌反應(yīng)的ph優(yōu)選為6.0～7.0；更優(yōu)選為6.0；

步驟(3)中所述的攪拌反應(yīng)的時(shí)間為6h；

步驟(3)中所述的攪拌的速率為150～400rpm；優(yōu)選為200～240rpm；

步驟(4)中所述的加入氫氧化鈉溶液至反應(yīng)液的ph為10。

步驟(4)中所述的氫氧化鈉溶液的濃度為50～500mm；優(yōu)選為200～400mm。

本發(fā)明的原理：葡萄糖酸鈉(sodiumgluconate)，又稱五羥基己酸鈉，是一種用途極為廣泛的多羥基有機(jī)酸鹽，易溶于水。是葡萄糖的一種深加工產(chǎn)品。同時(shí)，還是制備葡萄糖酸鹽(銅、鋅、亞鐵鹽)與葡萄糖酸內(nèi)酯等產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料，在建筑工業(yè)、食品、水質(zhì)穩(wěn)定劑、醫(yī)藥等方面有著廣泛的用途。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

本發(fā)明在用磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽固定化葡萄糖氧化酶制備葡萄糖酸鈉過(guò)程中條件溫和，操作簡(jiǎn)便，轉(zhuǎn)化率高，且催化劑固定化葡萄糖氧化酶可以通過(guò)磁鐵分離重復(fù)使用。在最適條件下恒溫，恒ph下進(jìn)行反應(yīng)，重復(fù)操作9次后固定化葡萄糖氧化酶仍保留有較高酶活。

附圖說(shuō)明

圖1是磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽固定化葡萄糖氧化酶的sem掃描電鏡圖。

圖2是磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽固定化葡萄糖氧化酶重復(fù)操作9次后的相對(duì)酶活。

圖3是葡萄糖酸鈉液相標(biāo)品圖(a)和實(shí)施例5酶促反應(yīng)產(chǎn)物液相圖(b)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例中葡萄糖氧化酶粗酶粉購(gòu)自試劑公司；

磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽固定化葡萄糖氧化酶的sem掃描電鏡圖，如圖1所示。

實(shí)施例1

(1)稱取一定量葡萄糖氧化酶粗酶粉與磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽載體按質(zhì)量比1:10進(jìn)行混合，固定化1h，得到固定化葡萄糖氧化酶；

(2)稱取18g葡萄糖溶解在水中，制備得到100mm的葡萄糖溶液，與步驟(1)制得的固定化葡萄糖氧化酶混合，在轉(zhuǎn)速200rpm，ph7.0，溫度40℃下進(jìn)行反應(yīng)；

(3)反應(yīng)6h至反應(yīng)液中檢測(cè)不到葡萄糖的存在結(jié)束反應(yīng)；

(4)向步驟(3)制得的反應(yīng)液中加入氫氧化鈉至反應(yīng)液ph為10；

(5)用磁鐵將步驟(4)制得的反應(yīng)液中固定化葡萄糖氧化酶分離，洗滌投入下一次的使用，并將反應(yīng)液旋蒸，結(jié)晶，干燥得到葡萄糖酸鈉。

本實(shí)施例中葡萄糖轉(zhuǎn)化率為96.25％，磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽固定化葡萄糖氧化酶重復(fù)使用9次仍保留有60.61％的酶活。

實(shí)施例2

(1)稱取一定量葡萄糖氧化酶粗酶粉與磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽載體按質(zhì)量比1:10進(jìn)行混合，固定化1h，得到固定化葡萄糖氧化酶；

(2)稱取36g葡萄糖溶解在水中，制備得到200mm的葡萄糖溶液，與步驟(1)制得的固定化葡萄糖氧化酶混合，在轉(zhuǎn)速200rpm，ph7.0，溫度40℃下進(jìn)行反應(yīng)；

(3)反應(yīng)6h至反應(yīng)液中檢測(cè)不到葡萄糖的存在結(jié)束反應(yīng)；

(4)向步驟(3)制得的反應(yīng)液中加入氫氧化鈉至反應(yīng)液ph為10；

(5)用磁鐵將步驟(4)制得的反應(yīng)液中固定化葡萄糖氧化酶分離，洗滌投入下一次的使用，并將反應(yīng)液旋蒸，結(jié)晶，干燥得到葡萄糖酸鈉。

本實(shí)施例中葡萄糖轉(zhuǎn)化率為92.25％，磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽固定化葡萄糖氧化酶重復(fù)使用9次仍保留有53.72％的酶活。

實(shí)施例3

(1)稱取一定量葡萄糖氧化酶粗酶粉與磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽載體按質(zhì)量比1:10進(jìn)行混合，固定化1h，得到固定化葡萄糖氧化酶；

(2)稱取18g葡萄糖溶解在水中，制備得到100mm的葡萄糖溶液，與步驟(1)制得的固定化葡萄糖氧化酶混合，在轉(zhuǎn)速240rpm，ph7.0，溫度40℃下進(jìn)行反應(yīng)；

(3)反應(yīng)6h至反應(yīng)液中檢測(cè)不到葡萄糖的存在結(jié)束反應(yīng)；

(4)向步驟(3)制得的反應(yīng)液中加入氫氧化鈉至反應(yīng)液ph為10；

(5)用磁鐵將步驟(4)制得的反應(yīng)液中固定化葡萄糖氧化酶分離，洗滌投入下一次的使用，并將反應(yīng)液旋蒸，結(jié)晶，干燥得到葡萄糖酸鈉。

本實(shí)施例中葡萄糖轉(zhuǎn)化率為98.74％，磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽固定化葡萄糖氧化酶重復(fù)使用9次仍保留有54.67％的酶活。

實(shí)施例4

(1)稱取一定量葡萄糖氧化酶粗酶粉與磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽載體按質(zhì)量比1:10進(jìn)行混合，固定化1h，得到固定化葡萄糖氧化酶；

(2)稱取18g葡萄糖溶解在水中，制備得到100mm的葡萄糖溶液，與步驟(1)制得的固定化葡萄糖氧化酶混合，在轉(zhuǎn)速200rpm，ph7.0，溫度50℃下進(jìn)行反應(yīng)；

(3)反應(yīng)6h至反應(yīng)液中檢測(cè)不到葡萄糖的存在結(jié)束反應(yīng)；

(4)向步驟(3)制得的反應(yīng)液中加入氫氧化鈉至反應(yīng)液ph為10；

(5)用磁鐵將步驟(4)制得的反應(yīng)液中固定化葡萄糖氧化酶分離，洗滌投入下一次的使用，并將反應(yīng)液旋蒸，結(jié)晶，干燥得到葡萄糖酸鈉。

本實(shí)施例中葡萄糖轉(zhuǎn)化率為87.93％，磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽固定化葡萄糖氧化酶重復(fù)使用9次仍保留有51.94％的酶活。

實(shí)施例5

(1)稱取一定量葡萄糖氧化酶粗酶粉與磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽載體按質(zhì)量比1:10進(jìn)行混合，固定化1h，得到固定化葡萄糖氧化酶；

(2)稱取18g葡萄糖溶解在水中，制備得到100mm的葡萄糖溶液，與步驟(1)制得的固定化葡萄糖氧化酶混合，在轉(zhuǎn)速200rpm，ph6.0，溫度40℃下進(jìn)行反應(yīng)；

(3)反應(yīng)6h至反應(yīng)液中檢測(cè)不到葡萄糖的存在結(jié)束反應(yīng)；

(4)向步驟(3)制得的反應(yīng)液中加入氫氧化鈉至反應(yīng)液ph為10；

(5)用磁鐵將步驟(4)制得的反應(yīng)液中固定化葡萄糖氧化酶分離，洗滌投入下一次的使用，并將反應(yīng)液旋蒸，結(jié)晶，干燥得到葡萄糖酸鈉。

本實(shí)施例中葡萄糖轉(zhuǎn)化率為99.36％，磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽固定化葡萄糖氧化酶重復(fù)使用9次仍保留有64.29％的酶活。

本實(shí)施中磁性纖維素-二甲基咪唑鋅鹽固定化葡萄糖氧化酶重復(fù)操作9次后的相對(duì)酶活，如圖2所示。

葡萄糖酸鈉液相標(biāo)品圖(a)和本實(shí)施例酶促反應(yīng)產(chǎn)物液相圖(b)，如圖3所示。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。