【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于二氧化碳回收和轉化領域，具體涉及一種共固定化多酶催化劑及其制備方法和在二氧化碳轉化中的應用。
技術介紹
1、二氧化碳過量排放引起的氣候危機已引起國際社會的廣泛重視。為此，各國逐步開展了很多行之有效的行動。目前，開發人工多酶級聯反應途徑以co2為原料生產高價值的c2+化合物或其還原的c1產品(如甲酸)是生物制造領域的一個新興熱點話題。基于碳酸酐酶和甲酸脫氫酶的多酶級聯體系用于催化轉化co2生成穩定的一碳甲酸中間體受到了研究者們的廣泛關注。值得注意的是，在甲酸脫氫酶反應過程中往往需要輔酶的參與，然而輔酶的高成本帶來了挑戰。因此，開發可偶聯輔酶再生環節的固定化多酶載體，級聯催化轉化co2是一種高效可持續且極具應用價值的固定化酶策略。
2、目前，在多酶級聯催化轉化二氧化碳過程中仍存在co2的氣-液傳質限制、多酶共固定導致的構象限制以及偶聯輔酶再生的效率不高等問題，限制了實際應用中co2向高附加值化學品的轉化。
3、碳酸酐酶(ca)和甲酸脫氫酶(fdh)是實現這一轉化的兩種關鍵生物催化劑，它們以互補的方式促進co2的催化轉化制備甲酸。碳酸酐酶可以促進二氧化碳以hco3-的形式溶解于水，從而加速二氧化碳的吸收，fdh是一種氧化還原酶，可特異性和可逆地催化co2還原為甲酸。然而，甲酸脫氫酶的催化通常需要還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nadh)的參與，其昂貴的成本使其在實際應用中受到了諸多限制。為此，有研究者報道通過將谷氨酸脫氫酶引入反應體系中，可實現nadh的再生，從而降低催化轉化co2還原甲酸的成本。此外
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種共固定化多酶催化劑及其制備方法和在二氧化碳轉化中的應用，該共固定化多酶催化劑將谷氨酸脫氫酶(gdh)與ca和fdh共固定化，能實現輔酶的再生，降低成本的同時實現高效催化轉化co2生成甲酸。
2、本專利技術的技術方案如下：
3、一種共固定化多酶催化劑的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)將碳酸酐酶(ca)固定在uio材料上，得到固定化碳酸酐酶；
5、(2)將甲酸脫氫酶(fdh)與輔酶谷氨酸脫氫酶(gdh)共同固定于zif材料上，得到固定化脫氫酶；
6、(3)將步驟(1)得到的固定化碳酸酐酶和步驟(2)得到的固定化脫氫酶混合振蕩，組合后得到所述的共固定化多酶催化劑。
7、作為優選，步驟(1)中，所述的uio材料為duio-67。
8、duio-67為uio-67的缺陷體，制備方法如下：
9、將zrcl4和聯苯-4,4'-二甲酸溶于n,n-二甲基酰胺中，加入乙酸并在20～30℃下攪拌1～5h，然后將上述混合溶液移入水熱反應釜中，進一步加入dmf，在預熱的120～130℃烘箱中反應20～30h，反應結束后，離心收集得到duio-67
10、作為優選，步驟(1)中，所述的uio材料與所述的碳酸酐酶的質量用量比為5：0.25～3。
11、作為優選，步驟(1)中，將碳酸酐酶固定在uio材料上的方法如下：
12、將uio材料分散在tris-hcl緩沖液中，然后加入碳酸酐酶溶液，在20～30℃，100～200rpm的條件下反應2～10h，收集固體，然后分散到p3引物中，靜置陳化得到固定化碳酸酐酶。
13、作為優選，步驟(2)中，所述zif材料為zif-l或zif-8，其中，所述zif-l材料形狀為葉片狀。
14、作為優選，步驟(2)中，固定化脫氫酶的制備方法如下：
15、將甲酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶、鏈霉親和素和六水合硝酸鋅水溶液混合，再加入2-甲基咪唑水溶液，攪拌進行反應，反應完成后收集沉淀，分散到p1引物中，繼續攪拌反應得到固定化脫氫酶。
16、進一步地，以質量計，znno3：2-甲基咪唑：甲酸脫氫酶：谷氨酸脫氫酶＝29.6：65.5：0.1～7：0.1～7，進一步優選為29.6：65.5：6：6。
17、本專利技術還提供了一種由上述的制備方法得到的共固定化多酶催化劑。
18、本專利技術還提供了一種采用co2制備甲酸的方法，在l-谷氨酸、nadh和pbs緩沖液中，co2在上述的共固定化多酶催化劑的作用下反應得到甲酸。
19、作為優選，上述制備方法中先將所述l-谷氨酸、nadh和pbs緩沖液配制成底物溶液，然后通入co2?3～10min，再加入所述共固定化多酶催化劑，最后繼續通入co2進行反應，得到所述甲酸。
20、同現有技術相比，本專利技術的有益效果體現在：
21、本專利技術通過將碳酸酐酶(ca)固定在具有介孔的uio材料表面，解決了co2的氣液傳質問題及mofs載體酶固載量低的問題；再將甲酸脫氫酶(fdh)與輔酶再生酶——谷氨酸脫氫酶(gdh)共固定于具有較大比表面積的葉片型zif中，提高了輔酶再生的效率；最后將上述兩個固定化酶模塊組合在一起，實現分區室固定，解決了多酶共固定導致的構象限制的問題，避免了因單一酶失活而導致整個固定化體系失效的風險。
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1.一種共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的UiO材料為DUiO-67。
3.根據權利要求1所述的共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的UiO材料與所述的碳酸酐酶的質量用量比為5:0.25-3。
4.根據權利要求1所述的共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，將碳酸酐酶固定在UiO材料上的方法如下：
5.根據權利要求1所述的共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述ZIF材料為ZIF-L或ZIF-8。
6.根據權利要求1所述的共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，固定化脫氫酶的制備方法如下：
7.一種由權利要求1～6任一項所述的制備方法得到的共固定化多酶催化劑。
8.一種采用CO2制備甲酸的方法，其特征在于，在L-谷氨酸、NADH和PBS緩沖液中，CO2在權利要求7所述的共固定化多酶催化劑的作用下反應得到甲酸。>
9.根據權利要求8所述的采用CO2制備甲酸的方法，其特征在于，先將所述L-谷氨酸、NADH和PBS緩沖液配制成底物溶液，然后通入CO23～10min，再加入所述共固定化多酶催化劑，最后繼續通入CO2進行反應，得到所述甲酸。
...【技術特征摘要】
1.一種共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的uio材料為duio-67。
3.根據權利要求1所述的共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的uio材料與所述的碳酸酐酶的質量用量比為5:0.25-3。
4.根據權利要求1所述的共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，將碳酸酐酶固定在uio材料上的方法如下：
5.根據權利要求1所述的共固定化多酶催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述zif材料為zif-l或zif...
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