本发明涉及一种二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系及其应用，属于固定化酶。
背景技术：
1、脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应，在食品、制药、化工等领域都有着广泛的应用。脂肪酶的催化特性在于：溶于水的酶作用于不溶于水的底物，因此脂肪酶活性的发挥依赖于反应体系。皮克林乳液是常见的两相反应体系，其包括水相、油相和作为乳化剂的超细固体颗粒，用于催化反应时，酶和反应底物在乳液的两种液相中分散，从而实现酶和反应底物的高效反应接触。酶的固定化、反应环境的动态调控等是当前的研究热点。
2、janus粒子(janus nanoparticles，jnps)是表面由两个或两个以上不同物理性质的成分构成的特殊类型的纳米颗粒。
技术实现思路
1、针对上述现有技术，本发明提供了一种二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系及其应用。
2、本发明是通过以下技术方案实现的：
3、一种二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系，包括二氧化碳响应性janus粒子、酶、缓冲溶液和有机溶剂，其中，酶与二氧化碳响应性janus粒子共价连接，缓冲溶液构成乳液的水相，有机溶剂构成乳液的油相；
4、所述二氧化碳响应性janus粒子是醛基改性的、且吸附dma(n,n-dimethyldodecylamine；十二烷基二甲基叔胺)的二氧化硅纳米颗粒；
5、所述酶选自脂肪酶、磷脂酶d、胆固醇酯酶、酯酶中的任意一种或两种以上；
6、所述缓冲溶液选自tris-hcl缓冲液、磷酸盐缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、醋酸-醋酸铵缓冲液中的任意一种或两种以上；
7、所述有机溶剂选自庚烷、正己烷、二氯甲烷、正己烷、环己烷中的任意一种或两种以上。
8、所述dma为二氧化碳响应性分子，在交替通入二氧化碳和氮气时，dma在阳离子和非离子形式之间可逆切换，从而吸附到janus粒子表面或解吸。
9、进一步地，所述二氧化碳响应性janus粒子是通过以下方法制备得到的：
10、(1)将0.5g二氧化硅纳米颗粒加入到20ml浓度为60mg/ml的ddab(dodecylethyldimethylammonium bromide，十二烷基二甲基溴化铵)溶液中，加入5g石蜡，80℃孵育15分钟使石蜡熔化，使用均质器在6000rpm条件下搅拌5分钟，冷却至室温，得蜡胶体，过滤，去离子水洗涤，备用；
11、(2)将上述蜡胶体分散在由10ml甲醇和1ml aptes(3-氨丙基三乙氧基硅烷)组成的混合溶液中，在37℃、100rpm条件下反应8小时，加入5ml氯仿去除石蜡，过滤，得氨基修饰的二氧化硅纳米颗粒；
12、(3)将上述氨基修饰的二氧化硅纳米颗粒分散在30ml丙酮中，加入0.5g的pta(1,4-phthalaldehyde，1,4-苯二醛)，在37℃、100rpm条件下反应24小时，离心(10000rpm，5分钟)，得醛基改性的二氧化硅纳米颗粒；
13、(4)将上述醛基改性的二氧化硅纳米颗粒加入到5ml庚烷中，加入0.5ml的dma，在20℃、100rpm条件下反应3小时，离心(10000rpm，5分钟)，得二氧化碳响应性janus粒子。
14、进一步地，所述酶为两种以上的组合时，可以是：脂肪酶和磷脂酶的组合，脂肪酶和酯酶的组合，胆固醇酯酶和酯酶的组合，酯酶和磷脂酶的组合，磷脂酶、胆固醇酯酶和脂肪酶的组合，脂肪酶、胆固醇酯酶和酯酶的组合，磷脂酶、脂肪酶、酯酶和胆固醇酯酶的组合。
15、所述二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系的制备方法，如下：将酶或酶溶液加入到缓冲溶液中，加入二氧化碳响应性janus粒子和有机溶剂，均质化(10000rpm，2分钟)，在室温下孵育4小时，酶通过共价连接固定在janus粒子的表面。
16、所述二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系在催化酯的水解、醇解、酯化、转酯化或逆向合成反应中的应用，在作为或制备催化剂中的应用。所述酯选自三酰甘油酯、甘油磷脂、乙酰胆碱、虾青素酯等中的任意一种或两种以上。所述催化剂是指具有催化酯的水解、醇解、酯化、转酯化或逆向合成反应活性的催化剂。
17、进一步地，具体应用时，将反应底物加入到二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系中，在适合酶的反应条件下反应；反应结束后，向反应体系中通入氮气(10分钟)，使dma与janus粒子解吸附，破坏皮克林乳液，分离水相(与酶固定连接的janus粒子存在于水相中)和油相(反应产物存在于油相中)；回收水相(作为下一个反应循环的水相)，向回收的水相中加入底物、dma和有机溶剂，室温条件下通入二氧化碳(10分钟)，均质化(10000rpm，2分钟)，重新形成皮克林乳液，开始下一个反应循环。
18、进一步地，所述反应底物选自三酰甘油酯、甘油磷脂、乙酰胆碱、虾青素酯等中的任意一种或两种以上。
19、本发明的二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系，催化效率高，不仅实现了酶的固定化，而且可对反应环境进行动态调控。动态调控是通过二氧化碳响应性janus粒子实现的，janus粒子的一端为亲水修饰，另一端为疏水修饰，有利于在油-水界面稳定皮克林乳液；当反应环境中二氧化碳浓度发生变化时，janus粒子的性质将发生相应变化，从而实现精确调控，并便于酶与反应产物的分离。janus粒子的亲水端(醛基)与酶共价固定连接，实现酶的固定化，共价连接结合稳定，耐受机械力，在回收过程中酶不会脱落，不会造成酶活力的损失，从而保证了下一个反应循环的反应效率。
20、本发明的皮克林乳液催化体系具有二氧化碳响应性，具有独特的优越性：首先，janus粒子通过对二氧化碳的敏感响应，可以实现对催化反应环境的动态调控，当环境中二氧化碳浓度发生变化时，janus粒子的性质将发生相应变化，这一性质使得催化反应条件可以得到精确调控，从而提高效率并便于酶与反应产物的分离。其次，二氧化碳作为一种普遍存在且易获取的工业产物，其利用不仅减少了对其他稀缺资源的依赖，同时也降低了成本。最后，二氧化碳响应性janus粒子的响应性是可逆的，即在通入二氧化碳/氮气时，粒子的性质可以进行切换，并且不会显著降低酶的活性，这一性质使得二氧化碳响应性janus粒子具有较好的重复利用性，从而显著降低了催化反应的成本。
21、本发明的二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系，可通过co2/n2快速调节破乳和重新形成，快捷，容易操作，反应效率高，且酶可以反复利用，适合于工业化大规模生产，具有重要的应用价值。
22、本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。
1.一种二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系，其特征在于：包括二氧化碳响应性janus粒子、酶、缓冲溶液和有机溶剂，其中，酶与二氧化碳响应性janus粒子共价连接，缓冲溶液构成乳液的水相，有机溶剂构成乳液的油相；
2.根据权利要求1所述的二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系，其特征在于，所述二氧化碳响应性janus粒子是通过以下方法制备得到的：
3.根据权利要求1所述的二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系，其特征在于：所述酶选自脂肪酶、磷脂酶d、胆碱酯酶或虾青素酯酶中的任意一种；所述缓冲溶液选自磷酸盐缓冲液；所述有机溶剂选自庚烷。
4.权利要求1～3中任一项所述的二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系的制备方法，其特征在于：将酶或酶溶液加入到缓冲溶液中，加入二氧化碳响应性janus粒子和有机溶剂，均质化，在室温下孵育4小时，酶通过共价连接固定在janus粒子的表面。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：将100μl脂肪酶溶液或磷脂酶d溶液或虾青素酯酶溶液加入到7.4ml磷酸盐缓冲液中，加入100mg二氧化碳响应性janus粒子和7.5ml庚烷，均质化，在室温下孵育4小时，酶通过共价连接固定在janus粒子的表面，即得二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系。
6.权利要求1～3中任一项所述的二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系在催化酯的水解、醇解、酯化、转酯化或逆向合成反应中的应用。
7.权利要求1～3中任一项所述的二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系在作为或制备催化剂中的应用，所述催化剂是指具有催化酯的水解、醇解、酯化、转酯化或逆向合成反应活性的催化剂。
8.根据权利要求6或7所述的应用，其特征在于：所述酯选自三酰甘油酯、甘油磷脂、乙酰胆碱、虾青素酯等中的任意一种或两种以上。
9.根据权利要求6或7所述的应用，其特征在于：具体应用时，将反应底物加入到二氧化碳响应性皮克林乳液催化体系中，在适合酶的反应条件下反应；反应结束后，向反应体系中通入氮气，使dma与janus粒子解吸附，破坏皮克林乳液，分离水相和油相；回收水相，向回收的水相中加入底物、dma和有机溶剂，室温条件下通入二氧化碳，均质化，重新形成皮克林乳液，开始下一个反应循环。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述反应底物选自三酰甘油酯、甘油磷脂、乙酰胆碱、虾青素酯等中的任意一种或两种以上。
