專利名稱：一種織物固定木瓜蛋白酶的制備方法
技術領域：
本發明屬于紡織領域，特別涉及一種織物固定木瓜蛋白酶的制備方法。
背景技術：
木瓜蛋白酶(EC 3.4.22.2)是一種巰基蛋白酶，主要存在干番木瓜莖葉與果實中，未成熟果實的乳汁中含量最高.木瓜蛋白酶能夠水解蛋白質、短鏈多肽，合成單聚體，目前已經廣泛應用于諸多行業，如食品、醫療衛生和紡織領域等。但是木瓜蛋白酶的價格昂貴，酶的穩定性較差，而且游離酶在催化結束后難以回收利用，將木瓜蛋白酶進行有效的固定化成為近年來的研究熱點。
紡織品是一種優異的木瓜蛋白酶固定化載體材料。紡織品固定化木瓜蛋白酶的研究主要集中在纖維的化學改性以及物理吸附方面。然而，纖維化學改性反應條件苛刻，操作復雜，會引起酶蛋白高級結構變化，破壞部分活性中心，因此往往不能得到比活力高的固定化酶，酶活回收率一般為30％左右，甚至底物的專一性等酶的性質也會發生變化。物理吸附法固定化酶，酶與纖維的結合較弱，在使用過程中易溢出。
因此，目前急切需要開發一種適合織物固定化木瓜蛋白酶的過程簡單、條件溫和的方法，以彌補傳統固定化方法的缺陷。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種能保持酶最大活性的SiO2溶膠整理液及其對織物的固定化酶整理，以解決現有技術中固定化酶過程復雜、條件苛刻等缺陷。
本發明以硅酸四烷基酯為水解前驅物，水為溶劑，鹽酸為催化劑，通過溶膠—凝膠法，在較高頻率的超聲波作用以及恒溫水浴鍋中進行水解形成SiO2納米溶膠。將制備的溶膠與木瓜蛋白酶混合，在織物表面形成均勻的固定化酶涂層。固定化酶的性能得到了較好的提高。由于溶膠濃度控制范圍廣，膠粒團聚現象少，因此對織物的外觀沒有任何影響。同時，具有一定酸堿度的酶液與溶膠混合后，加速了溶膠膠凝的過程，較低的溫度與較短的時間內即可在織物表面形成固定化酶的溶膠涂層，避免了膠凝時間過長引起的酶活損失。另外，在整理過程中，改進了溶膠制備工藝，避免了傳統SiO2溶膠制備過程中使用的有機醇類，因此污染小、成本低。
本發明提供了一種織物固定木瓜蛋白酶的制備方法。該方法污染小、成本低。
本發明一種織物固定木瓜蛋白酶的制備方法，包括如下步驟
(1)制備二種整理液整理液一木瓜蛋白酶 10-40g/L硅酸四烷基酯 20-60g/L濃鹽酸(36％～38％) 0.05-0.2g/L水 880-960g/L將鹽酸與水的混合液滴加到硅酸四烷基酯中制備SiO2溶膠，之后將溶膠與木瓜蛋白酶母液混合；整理液二木瓜蛋白酶 10-40g/L硅酸四烷基酯 20-60g/L聚乙二醇 30-80g/L濃鹽酸(36％～38％) 0.05-0.2g/L水 800-930g/L將鹽酸與水的混合液滴加到硅酸四烷基酯中制備SiO2溶膠，之后將溶膠與木瓜蛋白酶母液混合；所述的硅酸四烷基酯為硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、硅酸四丙酯、硅酸四丁酯或四(丁氧基乙氧基)硅烷等的一種或一種以上。
所述的整理液二中聚乙二醇為分子量為200、400、600或者800的聚乙二醇的一種或一種以上。
(2)用上述的SiO2溶膠整理液對織物的固定化木瓜蛋白酶整理將織物在固定化酶溶膠整理液中浸泡或者浸軋，浸軋采用一浸一軋方式，軋車壓力0.3-0.4MPa，之后在室溫下晾干。
a.棉織物固定化木瓜蛋白酶整理將棉織物在固定化木瓜蛋白酶溶膠整理液中一浸一軋，浴比1∶20，軋車壓力0.3-0.4MPa，之后在室溫下晾干；b.亞麻織物固定化木瓜蛋白酶整理將亞麻織物在固定化木瓜蛋白酶溶膠整理液中一浸一軋，浴比1∶20，軋車壓力0.3-0.4MPa，之后在室溫下晾干；c.尼龍織物固定化木瓜蛋白酶整理將尼龍織物在固定化木瓜蛋白酶溶膠整理液中浸泡一定時間，浴比1∶40，之后在室溫下晾干；d.滌綸織物固定化木瓜蛋白酶整理將滌綸織物在固定化木瓜蛋白酶溶膠整理液中浸泡一定時間，浴比1∶40，之后在室溫下晾干。
本發明的原理是利用溶膠-凝膠法以硅酸四烷基酯作為二氧化硅母體，將在微量酸催化作用下形成的溶膠與酶混合，浸泡或浸軋織物，從而實現木瓜蛋白酶在織物的固定化目的。
本發明使用溶膠-凝膠方法首先將SiO2溶膠整理液與木瓜蛋白酶液混合，采用浸泡或浸軋的整理方法將酶分子引入到織物上，在室溫下將固定化酶的織物晾干，即可在織物表層形成透明無色的、在網絡結構中包埋酶分子的二氧化硅涂層。依靠二氧化硅的網絡結構以及織物載體的作用，酶分子被相當程度的固定，提高了固定化酶的可重復使用次數；同時硅與酶分子之間的靜電相互作用提高了酶在凝膠中的構象穩定性，拓寬了固定化酶的耐酸堿范圍，并且最適反應pH值向堿邊移動。另外，由于溶膠-凝膠固定化過程工藝簡單、條件溫和，可以根本解決目前固定化酶工藝的缺陷。
本發明具有以下優點首先，固定化酶整理過程中使用的化學試劑對織物的物理和化學性能沒有任何影響，整理后織物的機械性能沒有損失；第二，固定化酶性能優異與游離酶的性能相比，固定化酶的耐酸堿穩定性能有所提高，并且最適反應pH值向堿邊移動。固定化酶的可重復使用次數提高；第三，與傳統的織物固定化酶方法比較，該方法制備過程簡單，固定化條件溫和；第四，在整理過程中，改進了溶膠制備工藝，避免了傳統的SiO2溶膠制備過程中使用的有機醇類，因此污染小、成本低；使用的所有化學試劑均沒有生物毒性，可以安全使用；最后，不需要任何特殊的設備，使用常規的工藝就可以進行生產。
說明書附1固定化木瓜蛋白酶的pH穩定性；圖2固定化木瓜蛋白酶的重復使用次數。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
通過實施例可以進一步理解本發明，但實施例不能限制本發明內容。實施例中所述的制備步驟如下實施例一(1)制備固定化木瓜蛋白酶的溶膠整理液一溶膠整理液的成分包括20g/L木瓜蛋白酶、40g/L硅酸乙酯、0.05g/L催化劑、960g/L水。分別取0.05mL的濃鹽酸和460g的水，在室溫下攪拌均勻后，在半小時內滴加到40g硅酸乙酯中，超聲振蕩30分鐘，之后在50℃水浴中攪拌20分鐘后得到透明的SiO2水溶膠。將40g/L木瓜蛋白酶母液500mL與溶膠混合。
(2)棉織物的固定化酶整理將棉織物(20s×16s，128×60)在固定化木瓜蛋白酶的溶膠整理液中一浸一軋，軋車壓力0.3MPa，浴比1∶20，室溫晾干。
實施例二(1)制備固定化木瓜蛋白酶的溶膠整理液一溶膠整理液的成分包括20g/L木瓜蛋白酶、40g/L硅酸乙酯、0.05g/L催化劑、960g/L水。分別取0.05mL的濃鹽酸和460g的水，在室溫下攪拌均勻后，在半小時內滴加到40g硅酸乙酯中，超聲振蕩30分鐘，之后在50℃水浴中攪拌20分鐘后得到透明的SiO2水溶膠。將40g/L木瓜蛋白酶母液500mL與溶膠混合。
(2)滌綸織物的固定化酶整理將滌綸織物(68d×68d，210 T)在固定化木瓜蛋白酶的溶膠整理液中浸泡5min，浴比1∶40，室溫晾干。
實施例三(1)制備固定化木瓜蛋白酶的溶膠整理液二溶膠整理液的成分包括20g/L木瓜蛋白酶、40g/L硅酸乙酯、70g/L聚乙二醇400、0.05g/L催化劑、890g/L水。分別取0.05mL的濃鹽酸和390g的水，在室溫下攪拌均勻后，在5分鐘內滴加到70g聚乙二醇400溶液中，混合均勻，之后，將混合液在半小時內滴加到40g硅酸乙酯中，超聲振蕩30分鐘，轉移到50℃水浴中繼續攪拌20分鐘后得到透明的SiO2水溶膠。將40g/L木瓜蛋白酶母液500mL與溶膠混合。
(2)棉織物的固定化酶整理將棉織物(20s×16s，128×60)在固定化木瓜蛋白酶的溶膠整理液中一浸一軋，軋車壓力0.3MPa，浴比1∶20，室溫晾干。
實施例四(1)制備固定化木瓜蛋白酶的溶膠整理液二溶膠整理液的成分包括20g/L木瓜蛋白酶、40g/L硅酸乙酯、70g/L聚乙二醇400、0.05g/L催化劑、890g/L水。分別取0.05mL的濃鹽酸和390g的水，在室溫下攪拌均勻后，在5分鐘內滴加到70g聚乙二醇400溶液中，混合均勻，之后，將混合液在半小時內滴加到40g硅酸乙酯中，超聲振蕩30分鐘，轉移到50℃水浴中繼續攪拌20分鐘后得到透明的SiO2水溶膠。將40g/L木瓜蛋白酶母液500mL與溶膠混合。
(2)滌綸織物的固定化酶整理將滌綸織物(68d×68d，210 T)在固定化木瓜蛋白酶的溶膠整理液中浸泡5min，浴比1∶40，室溫晾干。
對固定化酶性能的測試指標■木瓜蛋白酶酶活測試參考QB/T1803-93進行測試結果如下
圖1表明了固定化的木瓜蛋白酶酸堿穩定性能提高，并且最適反應pH值向堿邊移動。
圖2表明了溶膠-凝膠方法固定化木瓜蛋白酶，增加了固定化木瓜蛋白酶的重復使用次數。
權利要求
1.一種織物固定木瓜蛋白酶的制備方法，包括如下步驟(1)制備二種整理液整理液一木瓜蛋白酶 10-40g/L硅酸四烷基酯 20-60g/L濃鹽酸(36％～38％) 0.05-0.2g/L水 880-960g/L將鹽酸與水的混合液滴加到硅酸四烷基酯中制備SiO2溶膠，之后將溶膠與木瓜蛋白酶母液混合；整理液二木瓜蛋白酶 10-40g/L硅酸四烷基酯 20-60g/L聚乙二醇 30-80g/L濃鹽酸(36％～38％) 0.05-0.2g/L水 800-930g/L將鹽酸與水的混合液滴加到硅酸四烷基酯中制備SiO2溶膠，之后將溶膠與木瓜蛋白酶母液混合；(2)用上述的SiO2溶膠整理液對織物的固定化木瓜蛋白酶整理將織物在固定化酶溶膠整理液中浸泡或者浸軋，浸軋采用一浸一軋方式，軋車壓力0.3-0.4MPa，之后在室溫下晾干。
2.根據權利要求1所述的一種織物固定木瓜蛋白酶的制備方法，其特征在于所述整理液一或整理液二是將硅酸四烷基酯的水解溶膠與木瓜蛋白酶混合制備得到的。
3.根據權利要求1所述的一種織物固定木瓜蛋白酶的制備方法，其特征在于所述硅酸四烷基酯選自硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、硅酸四丙酯、硅酸四丁酯或四(丁氧基乙氧基)硅烷等的一種或一種以上。
4.根據權利要求1所述的一種織物固定木瓜蛋白酶的制備方法，其特征在于所述整理液二中的聚乙二醇的分子量是200、400、600或者800。
5.根據權利要求1所述的一種織物固定木瓜蛋白酶的制備方法，其特征在于將織物在固定化酶溶膠整理液中浸泡或者浸軋，浸軋采用一浸一軋方式，軋車壓力0.3-0.4MPa，之后在室溫下晾干。
6.根據權利要求5所述的一種織物固定木瓜蛋白酶的制備方法，其特征在于織物是棉織物、亞麻織物、尼龍織物或滌綸織物。
全文摘要
本發明公開了一種織物固定化木瓜蛋白酶的制備方法。以硅酸四烷基酯作為水解前驅體，鹽酸為催化劑，分別制備了兩種固定木瓜蛋白酶的二氧化硅溶膠整理液，之后采用浸泡或浸軋的方法將木瓜蛋白酶分子固定在二氧化硅凝膠涂層的棉、亞麻、尼龍和滌綸織物。相對于游離酶的性能，用溶膠－凝膠方法固定在織物的木瓜蛋白酶性能得到改善。固定化的酶pH穩定性有顯著的提高，最適反應的pH值向堿邊移動。固定化的酶可連續重復使用6次之后，仍能保持初始活力的30％以上。
文檔編號C12N9/50GK1986786SQ20061014756
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月20日 優先權日2006年12月20日
發明者李鳳艷, 邢彥軍, 丁辛 申請人:東華大學