本發明屬于生物化工領域，尤其涉及一種酶固定化方法及其應用。
背景技術：
酶制劑作為生物工程研究的碩果之一，在各行業得到了廣泛普及。例如啤酒生產行業中，可通過使用酶制劑彌補麥芽中酶活力的不足，改善麥汁成分，提高啤酒發酵度，縮短發酵周期，增加產量等。酶制劑一般是以液態形式使用，但這種形式下一旦加入就難以分離并再利用。由于酶制劑價格一般比較高，單次利用對成本不利，這些限制因素導致了其應用受到一定影響。
將酶固定化是改善上述酶制劑問題有效手段之一。固定化酶在保持其高效專一及溫和的酶催化反應特性的同時，克服了游離酶的上述不足之處，呈現貯存穩定性高、分離回收容易、可多次重復使用、操作連續可控、工藝簡便等一系列優點，因此酶的固定化受到研究者日益重視，人們根據傳統酶固定化技術存在的問題，不斷探索改進、完善和發展新的酶固定化方法。
由于酶本身的特性，外界環境對其活性的影響非常大，且每種酶都具有自己本身特有的最佳pH值，溫度等，因此在不適條件下，酶的活性將會降低甚至不可逆的失活，例如大量的有機溶劑，如常見的醇類、醛類等都可以使酶變性失活。隨著高分子材料的發展，越來越多的性能優異的材料不斷出現，但絕大多數材料都需要有機溶劑的參與或者高溫條件下才能溶解并進一步成型。例如耐酸堿性以及疏水性極強的聚四氟乙烯只能通過高溫熔融的方式加工，而聚偏氟乙烯的溶解就需要強極性有機溶劑，例如N,N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮以及磷酸三乙酯等。這些條件的限制了高分子成型過程酶無法直接固定化于其中。總之，目前人們雖然可以制備出功能各異的優良載體，但這些載體制備過程中往往涉及有機溶劑的使用或高溫條件，導致其難以用作酶的固定化載體。
技術實現要素：
本發明提供了一種酶固定化方法及其應用，能夠在將以有機溶劑為溶劑的優良載體與酶的固定化結合在一起的同時，不影響酶的活性。
本發明的一方面提供了一種酶固定化方法，包括如下步驟：
將含有酶的緩沖液制成冰粒；
將冰粒浸入到以有機溶劑作為溶劑的高分子鑄膜液中，使高分子鑄膜液浸漬在冰粒表面；
取出冰粒，將其放置在低溫設備中，伴隨高分子鑄膜液中溶劑的蒸發，通過直接在冰粒表面形成高分子膜或者與逐步溶解的冰表面反應形成高分子膜的方式，得到被高分子膜包覆的酶產品。
作為可選技術方案，將含有酶的緩沖液加入到氯化鈣溶液中反應形成帶有初步固定化酶的納米花結構的溶液，將所述溶液制成冰粒。
作為可選技術方案，直接在冰粒表面形成高分子膜后，還包括洗去高分子膜上殘留的溶劑，并升高溫度將冰粒溶解的步驟。
作為可選技術方案，與逐步溶解的冰表面反應形成高分子膜后，還包括洗去高分子膜上殘留的溶劑的步驟。
作為優選技術方案，所述的高分子鑄膜液中的高分子在零度及零度以下能夠反應成型。
作為優選技術方案，所述的酶在零度或零度以下不會不可逆失活，在固定化完成以后，酶活應可逆的恢復。
本發明的另一方面提供了一種如上述任一項技術方案所述的酶固定化方法在啤酒生產過程中的應用。
本發明提供了一種酶固定化方法，在該方法中利用以有機溶劑為溶劑的優良載體對酶進行固定化，由于有機溶劑的使用，使得性能優異的材料可作為載體參與到酶的固定化過程中，從而在不影響酶活性的同時實現功能各異的優良載體對酶的固定化。
具體實施方式
下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
本發明一方面的實施例提供了一種酶固定化方法，包括如下步驟：
S1：將含有酶的緩沖液制成冰粒。
在本步驟中，可將含有酶的緩沖液直接制成冰粒。其中，緩沖液可以是購買時用于保存酶并對酶起到平衡作用的緩沖液。對于緩沖液的具體種類本步驟中并不做具體限定。另外，對于將含有酶的緩沖液制成冰粒的具體方式也并不做具體限定，只要能夠實現該目的即可。其中，所制成的冰粒可以呈冰粒狀，也可以呈其它任意形狀，但應具有一定的表面積，以利于后續在其表面浸漬高分子鑄膜液。
S2：將冰粒浸入到以有機溶劑作為溶劑的高分子鑄膜液中，使高分子鑄膜液浸漬在冰粒表面。
在本步驟中，主要是為了將以有機溶劑作為溶劑的高分子鑄膜液浸漬在冰粒表面上，以實現高分子膜對于冰粒的包覆。需說明的是，由于是在要包覆在冰粒表面，因此，此時體系的溫度較低，應保持冰的狀態不發生改變。可以理解的是，在本方法的實現上，本步驟中的高分子鑄膜液中也可不包括有機溶劑。
S3：取出冰粒，將其放置在低溫設備中，伴隨中溶劑的蒸發，通過直接在冰粒表面形成高分子膜或者與逐步溶解的冰表面反應形成高分子膜的方式，得到被高分子膜包覆的酶產品。
在本步驟中，將浸漬有高分子鑄膜液的冰粒取出后，為了繼續保持冰的狀態，會將其放置在低溫設備如冰箱中。在低溫設備內隨著其內空氣壓的改變，高分子鑄膜液中的溶劑緩慢開始蒸發，這樣在一種情況下，高分子膜會逐步成型包覆在冰粒表面，在另一種情況下，在冰溶解為水的臨界狀態下，冰會逐步發生溶解，隨著冰的緩慢溶解，高分子鑄膜液可與溶解的冰發生反應，從而形成高分子膜。基于上述兩種情況，最終均可得到被高分子膜包覆的酶產品。
在一可選實施例中，將含有酶的緩沖液加入到氯化鈣溶液中反應形成帶有初步固定化酶的納米花結構的溶液，將所述溶液制成冰粒。該實施例中，還可將含有酶的緩沖液進一步處理，使其以帶有初步固定化酶的納米花結構的溶液為基礎制成冰粒。
在一可選實施例中，直接在冰粒表面形成高分子膜后，還包括洗去高分子膜上殘留的溶劑，并升高溫度將冰粒溶解的步驟。在另一可選實施例中，與逐步溶解的冰表面反應形成高分子膜后，還包括洗去高分子膜上殘留的溶劑的步驟。在上述實施例中，由于冰粒表面的高分子膜中還殘存有少許的溶劑，會對酶的固定化產生些許影響，因此需將其出去，以保證最終固定化產品的優良性能。
在一優選實施例中，所述的高分子鑄膜液中的高分子在零度及零度以下能夠反應成型。在另一優選實施例中，所述的酶在零度或零度以下不會不可逆失活，在固定化完成以后，酶活應可逆的恢復。在上述實施例中，對其中所使用的酶以及載體高分子進行了限定，具體的，所適用的載體需在零度及零度以下能夠反應，而本身在低溫下反應極其緩慢或者不反應的載體并不適用于上述各實施例中，另外，上述實施例是在低溫下對酶進行處理，以確保其不失活，而在固定化完成后可恢復酶活。正因此，不具有該性質特定的酶不適用上述方法。可以理解的是，符合上述條件的載體和酶可選擇性廣泛，本領域技術人員可根據實際情況進行合理性得選擇。
本發明另一方面的實施例提供了一種如上述任一項實施例所述的酶固定化方法在啤酒生產過程中的應用。本實施例所提供的方法具有普適性，尤其適用于啤酒、飲料食品等的生產過程中。
為了更清楚詳細地介紹本發明實施例所提供的酶固定化方法及其應用，下面將結合具體實施例進行描述。
實施例1
將含有某種酶的緩沖液直接制備成冰粒狀或其他任意形狀，將冰粒浸入某高分子鑄膜液中，使其表面浸漬一層高分子鑄膜液，將冰粒取出，放入冰箱或其他低溫設備中，隨著高分子鑄膜液中溶劑的蒸發，在冰粒表面形成高分子膜。待成型結束后，洗去高分子膜上殘留的溶劑，然后升高溫度使冰粒溶解，得到被高分子包覆的酶產品。
實施例2
將含有α-乙酰乳酸脫羧酶的緩沖溶液中加入到氯化鈣溶液中反應得到形成帶有初步固定化酶的納米花結構，將該溶液制成冰粒或其他形狀，然后將冰粒浸入聚偏氟乙烯高分子鑄膜液中，以一定速率提升溫度，待冰表面逐步溶解與高分子鑄膜液發生反應，在冰粒表面形成高分子膜。待高分子膜成型結束后，洗去高分子膜上殘留的溶劑，得到被高分子包覆的酶產品。