本發(fā)明涉及脂肪酶固定化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種油酸分子修飾的納米凝膠包被生物炭基固定化脂肪酶及其制備方法。

背景技術(shù)：
生物酶法合成生物柴油被公認(rèn)為是一種節(jié)能環(huán)保型能源技術(shù)。生物酶法是以脂肪酶為催化劑，在非水溶液體系中催化動(dòng)植物油脂（脂肪酸甘油三酯）與短鏈醇合成脂肪酸單烷基酯（即生物柴油），這種催化合成方法具有原料預(yù)處理簡(jiǎn)單、醇用量少、能耗低、產(chǎn)物分離回收方便以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。然而，游離的脂肪酶催化活性和使用壽命不足限制了其在催化制備生物柴油中的應(yīng)用。許多策略如脂肪酶分子修飾和酶固定化技術(shù)已經(jīng)被用于改善脂肪酶在非水溶液體系中的催化活性和穩(wěn)定性。酶固定化技術(shù)由于能提高脂肪酶的催化性和重復(fù)使用效率，明顯降低酶催化工藝的成本，因而已成為制備生物柴油的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的脂肪酶固定化材料，包括已商業(yè)化的固定化脂肪酶Novozym435所采用的大孔丙烯酸樹脂，往往采用惰性的無(wú)機(jī)或有機(jī)材料（在中國(guó)專利公開號(hào)CN1844382A、CN101280297A、CN101381721A、CN101613690A、CN102191236A、CN103468668A中均有介紹），這些酶固定載體及其固定化過程缺乏可調(diào)控性。與傳統(tǒng)的惰性載體相比，智能化高分子材料（如溫度敏感型水凝膠）是一類理想的酶固定載體，其在增加酶負(fù)載量、保持酶分子構(gòu)象和催化活性、以及提高固定化酶再利用性等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。我們前期研究表明，聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠（PNIPAAm）及其共聚物是一類具有溫度敏感性的智能水凝膠（Hu等，JournalofMaterialsChemistry.2009），在33℃左右體積劇烈變化并產(chǎn)生相分離，這個(gè)溫度被定義為較低臨界溶液溫度（LCST）。當(dāng)外界環(huán)境溫度低于LCST，PNIPAAm水凝膠通過溶脹作用大量吸水；反之，外界溫度高于LCST時(shí)，水凝膠劇烈收縮并將所吸收于凝膠內(nèi)部的水排出，這種獨(dú)特的“溶脹吸水/收縮排水”特性已被廣泛用于負(fù)載酶等生物大分子。在非水相中，固定化脂肪酶分子表層是否保持適度水分是穩(wěn)定酶活性構(gòu)象的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。酶蛋白分子表面通過氫鍵結(jié)合作用吸附著一層水分子，這些水分子對(duì)酶活性構(gòu)象起到平衡和穩(wěn)定作用，并且調(diào)節(jié)酶分子與底物的結(jié)合以及酶分子與產(chǎn)物的分離。因此，利用這類溫敏性水凝膠有望實(shí)現(xiàn)固定化脂肪酶表層水分含量的可調(diào)可控。生物炭是一種低成本、多功能的環(huán)保材料，已被廣泛用于溫室氣體減排、退化土壤改良、以及重金屬和有機(jī)污染物的環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域,目前有關(guān)生物炭載體用于固定化脂肪酶的研究尚未見報(bào)道。因此，結(jié)合采用生物炭和溫敏性高分子凝膠，研新型脂肪酶固定化載體與固定化技術(shù)具有創(chuàng)新性和必要性，新型固定化脂肪酶及其制備方法對(duì)于安全、高效轉(zhuǎn)化生物柴油具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此，針對(duì)以上內(nèi)容，本發(fā)明提供一種油酸分子修飾的納米凝膠包被生物炭基固定化脂肪酶及其制備方法，采用該方法進(jìn)行處理的脂肪酶的催化活性得到大幅度的提高。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種油酸分子修飾的納米凝膠包被生物炭基固定化脂肪酶的制備方法，包括以下步驟：將茅草生物質(zhì)碳化成生物炭基質(zhì)，采用油酸分子修飾的納米凝膠對(duì)所述生物炭基質(zhì)表面進(jìn)行包被，包被后的生物炭基質(zhì)與脂肪酶溶液充分接觸，對(duì)脂肪酶進(jìn)行界面活化與交聯(lián)固定，冷凍干燥后獲得固定化脂肪酶。進(jìn)一步的改進(jìn)是：所述茅草生物碳的碳化條件為初步限氧熱裂解后，繼續(xù)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以3～10℃/min的升溫速率加熱到400～900℃，再炭化1～4h。進(jìn)一步的改進(jìn)是：所述油酸分子修飾的納米凝膠采用熱引發(fā)自由基聚合反應(yīng)合成，反應(yīng)液的投料組分分別為：功能單體N-異丙基丙烯酰胺、油酸鈉，交聯(lián)單體N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺，乳化劑曲拉通，以及引發(fā)劑過硫酸鈉。進(jìn)一步的改進(jìn)是：按以下方法制備油酸分子修飾的納米凝膠包被生物炭基質(zhì)：取油酸修飾的聚N-異丙基丙烯酰胺納米膠乳液，加入茅草生物炭，25℃攪拌混勻1～12h，60～80℃加熱1～6h，過濾收集沉淀，60℃真空干燥。進(jìn)一步的改進(jìn)是：脂肪酶進(jìn)行界面活化...