半胱氨酸辅助的酶@ZIF-8固定化酶制备及其特性研究

摘要

以共沉淀包埋的策略将酶固定在ZIF-8金属有机骨架中能显著提高酶的催化稳定性,但是,所制备的酶@ZIF-8固定化酶的固定化效率和酶活回收率却很低.为了解决这一问题,本研究以半胱氨酸(cysteine,Cys)为辅助剂,采用共沉淀包埋的策略将苯丙氨酸解氨酶(PAL)固定在ZIF-8载体中,制备出PAL@ZIF-8固定化酶.利用单因素实验及响应面实验优化了PAL@ZIF-8制备条件,并对其pH耐受性、温度耐受性和重复使用性等催化性能进行研究.响应面优化结果表明,2-甲基咪唑浓度、醋酸锌浓度和Cys浓度对酶活回收率有显著影响,醋酸锌浓度和Cys浓度对酶活回收率存在交互影响,在200 mmol/L 2-甲基咪唑、60 mmol/L醋酸锌和4 mg Cys,2 mg聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)的优化条件下,PAL@ZIF-8最大酶活回收率为(56.15±0.94)％.与不添加Cys制备的PAL@ZIF-8相比,酶活回收率提高了近40％,而且PAL@ZIF-8比游离PAL表现出更好的温度耐受性和pH耐受性.重复使用7次后,PAL@ZIF-8仍能保持初始酶活的60％左右,表现出较好的重复使用稳定性.以上结果表明,这种以Cys为辅助剂将酶共沉淀包埋在ZIF-8中的方法是一种高效的酶固定化策略.