一种使用酶修饰载体作为乳化剂形成Pickering乳液的方法及其应用

本发明属于生物能源领域，涉及利用pickering乳液生成生物柴油，特别涉及一种使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液的方法及其应用。

背景技术：

1、生物柴油由脂肪酶催化乙醇和正己烷生成，传统使用游离酶的过程会造成酶的流失，造成环境污染，且作为底物的乙醇和正己烷互不相溶，需要机械搅拌增加底物之间以及与酶的接触，耗费大量能源。同时，游离酶不稳定，在机械搅拌和重复使用过程中容易失活，不具备持续生产的能力。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有催化体系中游离酶稳定性不高，接触面积较小导致催化效率低下的问题，提供一种使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液及其方法。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液的方法，包括如下步骤：

4、(1)合成无疏水性的mof纳米颗粒；

5、(2)将催化用酶修饰固定在步骤(1)mof纳米颗粒上，得到具有疏水性的固定化酶；

6、(3)将步骤(2)具有疏水性的固定化酶作为乳化剂，添加到油相中摇匀，使其均匀分散，随后加入水相，以超声震荡的方式形成油包水结构，即pickering乳液。

7、具体地，步骤(1)中，所述的mof纳米颗粒，包括mil-101、uio-66、mof-5、mof-177、zif-8、mil-53、mof-74中的任意一种。

8、具体地，步骤(2)中，所述的催化用酶，包括源自假丝酵母的脂肪酶、漆酶、细胞色素p450酶中的任意一种。

9、具体地，步骤(2)中，将催化用酶和mof纳米颗粒与pbs缓冲液混合，然后采用加热搅拌的方式将催化用酶修饰固定在mof纳米颗粒上，加热搅拌的温度为10～80℃，时间为1～80h，磁力搅拌的转速为100～1000rpm。

10、具体地，所述的催化用酶与pbs缓冲液的质量体积比为0.01～20mg/ml；所述的mof纳米颗粒与pbs缓冲液的质量体积比为0.05～200mg/ml；步骤(2)反应体系ph值3.0～11.0。

11、具体地，步骤(3)中，所述的水相为纯水；所述的油相为正己烷。

12、具体地，步骤(3)中，所述的水相和油相按照体积比1:3混合；所述的具有疏水性的固定化酶按照油水混合物体积的0.1％～2％加入。

13、具体地，步骤(3)中，使用细胞破碎仪进行超声震荡，功率为1.5w～45w，时间为5～200min，工作时间为0.5～100s，暂停时间为1～200s。

14、进一步地，采用上述制备方法所制备得到的pickering乳液也在本发明的保护范围之中。

15、更进一步地，本发明还要求保护上述pickering乳液在用于催化油酸和乙醇反应制备生物柴油中的应用。

16、有益效果：

17、(1)本发明通过酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液，采用加热搅拌的方式，由酶对无疏水性的mof颗粒表面进行修饰，得到具有疏水性的固定化酶，不仅解决了不具有疏水性的材料无法作为乳化剂的问题，同时解决了游离酶稳定性较低易失活和酶与底物接触面积较低的问题，这种设计巧妙地增强了酶的催化活性，提高了酶的催化效率。

18、(2)本发明通过形成pickering乳滴的方式达到增加油水接触面积的效果，使得分别具有亲水性和疏水性的底物能够在界面上充分接触，并由上述固定在载体表面的酶进行催化，相对于游离脂肪酶具有更高的催化效率和稳定性。加入底物例如油酸和乙醇，可以生成生物柴油，能够显著提升生物柴油的产率。

技术特征：

1.一种使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的mof纳米颗粒选自mil-101、uio-66、mof-5、mof-177、zif-8、mil-53、mof-74中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的催化用酶，包括源自假丝酵母的脂肪酶、漆酶、细胞色素p450酶中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液的方法，其特征在于，步骤(2)中，将催化用酶和mof纳米颗粒与pbs缓冲液混合，然后采用加热搅拌的方式将催化用酶修饰固定在mof纳米颗粒上，加热搅拌的温度为10～80℃，时间为1～80h，磁力搅拌的转速为100～1000rpm。

5.根据权利要求4所述的使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液的方法，其特征在于，所述的催化用酶与pbs缓冲液的质量体积比为0.01～20mg/ml；所述的mof纳米颗粒与pbs缓冲液的质量体积比为0.05～200mg/ml；步骤(2)反应体系ph值3.0～11.0。

6.根据权利要求1所述的使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的水相为纯水；所述的油相为正己烷。

7.根据权利要求1所述的使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的水相和油相按照体积比1:3混合；所述的具有疏水性的固定化酶按照油水混合物体积的0.1％～2％加入。

8.根据权利要求1所述的使用酶修饰载体作为乳化剂形成pickering乳液的方法，其特征在于，步骤(3)中，使用细胞破碎仪进行超声震荡，功率为1.5w～45w，时间为5～200min，工作时间为0.5～100s，暂停时间为1～200s。

9.采用权利要求1～8中任意一项所述的制备方法所制备得到的pickering乳液。

10.权利要求9所述的pickering乳液在用于催化油酸和乙醇反应制备生物柴油中的应用。

技术总结本发明公开了一种使用酶修饰载体作为乳化剂形成Pickering乳液的方法及其应用，采用加热搅拌的方式，由酶对无疏水性的MOF颗粒表面进行修饰，得到具有疏水性的固定化酶，所述的固定化酶作为乳化剂，加入水和有机溶液后，以超声震荡的方式形成油包水结构，即Pickering乳液，乳化剂位于水相和油相的界面处。本发明通过形成Pickering乳滴的方式达到增加油水接触面积的效果，使得分别具有亲水性和疏水性的底物能够在界面上充分接触，并由上述固定在载体表面的酶进行催化，相对于游离脂肪酶具有更高的催化效率和稳定性。如加入底物例如油酸和乙醇，可以生成生物柴油。技术研发人员：李良辰,米利,赵丹婕受保护的技术使用者：南京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16