固定化酶的研究进展
固定化酶的研究进展
固定化酶是20世纪60年代发展起来的一项新技术。最初主要是将水溶性酶与不溶性体结合起来，成为不溶于水的酶衍生物，所以曾叫过“水不溶酶”和“固相酶”。但是，后来发现，也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中，高分子底物与酶在超滤膜一边，而反应产物可以透过膜逸出。在这种情况下，酶本身仍是可溶的，只不过被固定在一个有限的空间内不能再自由流动。因此，用水不溶酶或固相酶的名称就不再恰当。在1971年第一届国际酶工程会议上，正式建议采用“固定化酶”的名称[1]。
一固定化酶的发展历程[1]
酶参与体内各种代谢反应，而且反应后其数量和性质不发生变换。作为一种生物催化剂，酶可以在常温常压等温和条件下高效地催化反应，一些难以进行的化学反应在酶的催化作用下也可顺利地进行反应，而且反应底物专一性强、副反应少等优点大大促进了人们对酶的应用和酶技术的研究。近年来，酶被人们广泛应用于食品生产与检测、生物传感器、医药工程、环保技术、生物技术等领域。
1916年美国科学家NELSON和GRIFFIN最先发现了酶的固定化现象；直到20世纪50年代，酶固定化技术的研究才真正有效地开展；1953年，德国科学家GRUB-HOFER 和SCHLEITH首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然后将淀粉酶、胃蛋白酶、羧肽酶和核糖核酸酶等与上述载体结合制备固定化酶；到20世纪60年代，固定化技术迅速发展；1969年日本千畑一郎利用固定化氨基酰胺酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸，是世界上固定化酶大规模应用的首例；在1971年的第一届国际酶工程会议上，正式建议使用固定化酶(mimobilizedenzyme)这个名称。我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是中国科学院微生物所和上海生化所的酶学工作者同时开始了固定化酶的研究工作
二固定化酶的特点[2] [3]
固定化酶具有许多优点：极易将固定化酶与底物、产物分开；可以在较长时间内进行分批反应和装柱连续反应；在大多数情况下，可以提高酶的稳定性；酶反应过程能够加以严格控制；产物溶液中没有酶的残留，简化了提取工艺；较水溶性酶更适合于多酶反应；可以增加产物的收率,提高产物的质量；酶的使用效率提高，成本降低。但是，固定化酶也有其不足之处，如固定化时，酶活力有损失；增加了固定化的成本，工厂开始投资大；只能用于水溶性底物，而且较适用于小分子。
三固定化酶固定化方法[3] [4]
由于所固定的酶或细胞的不同，或者固定的目的及固定用的载体的不同，使固定化方法大相径庭。根据固定的一般机理，可将之分为如下几种方法。酶的固定化方法有：
吸附法、包埋法、共价键结合法、肽键结合法及交联法。不同的固定化方法所产生的效果也不相同，各有自己的优缺点，如吸附法制备容易，能够再生，但结合程度较低，活力回收率低，而包埋法结合程度高，活力回收率高，但制备较难，不能再生。所以对不同的实验目的，可采用不同的固定方法。
四固定化酶的研究进展
1 固定化酶固定化载体的研究进展
载体材料的选择是决定酶能否成功固定化以及固定化酶活力高低的重要因素。酶蛋白的活性中心是酶催化活性所必需的，酶蛋白的空间结构也与酶活力密切相关，因而在固定化的过程中必须注意酶活性中心的氨基酸残基不受到载体的影响，而且要避免酶蛋白高级结构的破坏。从载体材料的组成来看，固定化酶所使用的载体可以分为无机载体、高分子载体、复合载体及新型载体等。
1.1无机载体[5] [6] [7] [8] [9]
传统的无机载体材料（如二氧化硅、活性炭、玻璃珠、硅胶等）来源方便、廉价、机械强度高、无毒，一般是借助吸附方法来制备固定化酶，或经小分子化学改性以共价键合方式制备固定化酶，用无机载体直接以吸附法固定化酶虽然具有方法简单、造价低廉、固定化酶初始活性较高等优点，但无机载体的结构不易调控，影响传质且键合酶的能力差，固定化酶容易因脱附而迅速失活。
1.2高分子载体
天然高分子载体如壳聚糖(Chitosan)[10]是甲壳素的脱乙酰化产物，是一种氨基多糖。由于壳聚糖具有良好的机械性能、稳定的化学性质，同时又易于接枝而改性，再加上其来源丰富，成本低廉，制备简单，已成为开发固定化酶载体材料的方法之一。利用壳聚糖上的氨基与戊二醛发生Schiff反应，再与酶形成Schiff碱而固定化酶。壳聚糖壳起着漉网的作用，限制着底物和产物的进出。合成高分子类载体如通过自由基沉淀聚合反应合成甲基丙烯酸—丙稀酰胺—顺丁烯二元酸酐三元共聚物，利用共聚物上的酸酐基团，直接进行木瓜蛋白酶的固定化。这种固定化酶可通过调节体系的pH值来改变其沉淀-溶解状态。
1.3复合载体[7] [8] [9]
无机载体与传统有机聚合物载体材料能形成互补体系，因此利用组成和结构可调控的有机聚合物对传统无机载体材料改性修饰，制备兼具两者优良特性的复合载体用于酶的固定化研究受到了众多学者的青睐。为增强无机材料结合酶的能力，可把易于与酶结合的有机或无机材料涂敷在多孔无机材料的表面，制备出固定化酶复合载体。如用甲壳胺固定酶时常用戊二醛作交联剂，此时甲壳胺容易形成凝胶，液体的流动因此而受阻传质性能差，底物不能与酶充分接触。硅胶表面有羟基，这些羟基能与甲壳胺中的羟基形成氢键，甲壳胺能很好地吸附在硅胶的表面形成复合载体。这种复合载体具有无机载体
良好的机械性能，可克服高分子载体机械性能差的弱点，所以用复合载体制备的固定化酶更适合在产业化中作为生物催化剂使用。复合载体材料有机可改进材料的性能，目前主要有磁性高分子微球[11]，既可以通过共聚、表面改性等化学反应在微球表面引入多种反应性功能基团，也可通过共价键来结合酶、细胞、抗体等生物活性物质，在外加磁场的作用下，进行快速运动或分离因，而在生物工程、生物医学及细胞学等领域有着广泛的应用前景。
1.4新型载体[5]
新型材料如介孔材料[5] [12]，介孔材料是一种多孔固体材料，它具有蜂窝样的孔道，大小只有2~5nm。很多介孔材料的孔道都是规则有序排列的，包括层状、六方对称排列和立方对称排列的孔道结构。介孔材料作为酶固定化载体的优越性表现在：①相对于微孔分子筛，介孔材料较大的孔径使其表面活性基团有较好的可接近性，孔内可负载大体积基团，适用于体积大小范围较宽的客体分子；②介孔材料的表面富含羟基基团，与酶分子发生氢键作用，加强载体与酶分子的作用力，而且羟基在表面的分布及其数量可根据目标进行调变；③具有较高的比表面积达(达1000m2/g)，理论负载量较高；④无机介孔材料在酶催化反应过程中呈惰性，不影响催化反应；⑤在理论研究方面，均一孔径有利于建立固定化酶的结构模型，表面性质及结构的可调变性可为酶∕载体的分子水平设计与结构控制提供有意义的信息。
1.5智能型高分子载体[13]
最近又新兴了一种新的载体就是智能型高分子载体，智能型高分子载体亦称环境响应型载体，是指能够感知外界环境的刺激并作出相应回应的一类具有功能发现能力的新材料，如温度敏感型凝胶载体，即温度响应型高分子水凝胶，是一类可通过改变自身性质来对外界温度变化作出响应的智能材料，目前温度响应水凝胶在固定化酶方面的研究主要集中在随温度变化而发生体积相转变的高温收缩型凝胶，所得的固定化酶可实现酶的均相催化和异相分离，以及连续性和重复使用性。此外，还有pH-敏感型载体、磁响应型载体材料以及多重响应型载体等智能型高分子载体。
2 固定化酶的应用研究进展
固定化酶的应用广泛，固定化酶技术的研究不仅在化学生物学、生物工程医学及生命科学等领域异常活跃，而且因为其节省能源与资源，减少污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求。
2.1固定化酶在食品工业上的应用[3] [14] [15] [16]
固定化酶在食品工业的各个方面都显示出广阔的应用前景，如固定化酶技术的发展使生物传感器应运而生，它的问世不仅使食品成分的快速、低成本、高选择性分析测定成为可能，而且生物传感器技术的持续发展将很快实现食品生产的在线质量控制，降低食品生产成本，并给人们带来安全可靠及高质量的食品；在制造啤酒时，可以试用固定
化微生物淀粉酶替代麦芽水解淀粉酶；利用固定化木瓜酶和固定化多酚氧化酶研究解决啤酒的防浊问题。
2.2固定化酶在医学和临床分析的应用[3]
1893年，FRANCIS利用木瓜蛋白酶来治疗白喉的假膜和结核性溃疡。目前，人们已经将酶作为药物，在内科、外科、眼科、妇科放射科等临床方面，广泛地加以应用，取得了良好的疗效；近些年有些学者研究将葡聚糖磁性毫微粒固定化L-天冬酰胺酶，通过血液注射治疗急性淋巴白血病。萤火虫荧光素酶(fire-fly luciferase)可以用来检测三磷酸腺苷(ATP) 的含量；用聚丙烯酰胺包埋葡萄糖氧化酶与氧电极组装成酶电极也可用来进行临床的血糖监测，血糖线性范围为0~3mg/ml，并且可连续测定1000次血糖样品，酶样低温存放180d仍可保持90%的原酶活力。
2.3固定化酶在环保技术方面的应用[3] [17]
美国宾夕法尼亚大学利用多酚氧化酶制成固定化酶柱，将其与氧电极检测器合用，可以检测出水中2 10-5g/L 的酚；臭氧在潮湿的空气中容易生成过氧化氢，Etinussa等以膜状壳聚糖为载体吸附过氧化氢酶，与过氧化氢电极结合对低浓度臭氧达到了简便快速检测；生活污水和工业废水中有害成分主要是氯酚，将辣根过氧化物酶大量吸附在磁石上，可以保证其100%的活力，且净化效果是粗酶的20多倍。因其对水中的氯酚选择性吸附，可将氯酚100%清除；脱乙酰壳多糖胶膜固定的苯丙氨酸酶可将苯酚降解成二氧化醌，而且脱乙酰壳多糖胶膜可以快速将产物吸附，极大地提高了污水处理的效率。
2.4固定化酶在能源利用方面的应用[3] [18]
为了解决能源紧缺问题，近年来不少学者致力于利用固定化的脂肪酶催化合成生物柴油，LU等利用固定化的Candida sp99-125催化猪油转酯，20%脂肪酶30h后甲酯得率为87.4%；黄瑛等利用Novozym435催化猪油转酯，3%脂肪酶24h后甲酯得率为95%；陈英明等采用固定化脂肪酶，在三级固定床反应器上将酸化油合成生物柴油，生产出的柴油除密度和黏度不符合标准外，其他特性明显优于中国的0#柴油标准；高阳等研究了利用多孔渗水物质为载体固定脂肪酶，使其可在低水环境中合成生物柴油；氢气作为一种清洁能源已引起人们的关注，有学者利用聚丙烯酰胺凝胶包埋丁酸梭状芽孢杆菌IFO3847菌株，可以利用葡萄糖生产氢气，并且稳定性好，无需隔氧。
五固定化酶应用展望
目前，固定化酶技术已成为酶工程研究的重点和热点之一，研究探索新的酶固定化技术(如流体聚合包埋技术、纳米粒子原位共聚包埋等)、提高固定化酶活性收率、延长半衰期、降低成本将成为固定化酶研究领域的主要研究内容；充分利用具有适宜生物相容性及亲水性的天然载体、运用当代高新技术对天然载体修饰改性以及开发合成性能优良的新的酶固定化载体材料、研究高分子材料与特定无机材料的复合材料以及合成酶固定化智能载体材料等将是固定化酶载体材料今后发展与应用的方向；酶固定化技术已在
食品工业、生物传感器、医药、环保等行业得到广泛应用，随着人类对环保的日益关注，酶的应用会更受关注。
参考文献
[1]毛跟年, 李丽维, 齐凤. 固定化酶研究进展[J]. 中国酿造,2009(8):17-19.
[2]谭天伟. 生物化学工程[M]. 北京:化学工业出版社,2008:114-115.
[3]谭碧君. 固定化酶制备及应用的研究进展[J]. 上海畜牧兽医通讯,2011(1):12-12.
[4]陈建龙, 祁建城, 曹仪植, 郭勇, 段惠丽. 固定化酶研究进展[J]. 化学与生物工程,2006(1):7-9.
[5]牛亚楠, 侯红萍. 固定化酶载体的研究进展[J]. 酿酒科技,2011(9):97-99.
[6]范友华, 黄军, 陈泽君. 固定化酶载体的研究现状及其应用[J]. 湖南林业科技,2007,34(2):30-31.
[7]闵丹丹, 何文, 杜晓永, 张学广, 李彦鹏. 酶固定化无机载体材料的研究进展[J]. 山东陶瓷,2011,34(5):11-16.
[8]袁定重, 张秋禹, 侯振宇, 李丹, 张军平, 张和鹏. 固定化酶载体材料的最新研究进展[J]. 材料导报,2006,20(1):69-72.
[9]刘海洲, 张媛媛, 张广柱, 牛佰慧. 固定化酶制备技术的研究进展[J]. 化学工业与工程技术,2009,30(1):22-23.
[10] 陈星河, 曾超, 米运宏, 邓梁华. 壳聚糖在固定化酶载体上的应用[J]. 广西轻工业,2007(8):17-19.
[11]任广智, 李振华, 何炳林. 磁性高分子微球用于固定化酶的研究进展[J]. 离子交换与吸附,1999, 15(4): 380-384.
[12]胡燚, 刘维明, 邹彬, 唐苏苏, 黄和. 介孔材料固定化酶[J]. 化学进展,2011,22(8):1657-1663.
[13]陈霞, 刘潇, 赵光辉, 崔彦君, 李彦锋. 智能型高分子载体的设计与制备及其固定化酶的研究进展[J]. 材料导报: 综述篇,2010,12(24):130-134.
[14]刘宏生, 修涛, 王春辉. 固定化酶和固定化细胞及其在工业上的应用[J]. 中国工程师,1997(1):46.
[15]吕虹. 固定化酶在食品工业中的应用与发展[J]. 科学与向导,2011(14):111.
[16]张慧. 固定化酶在食品工业中的应用研究[J]. 安徽农学通报,2008,14(16):129-130.
[17]运艳霞. 环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用[J]. 大学时代,2006(6):128.
[18]龚仁敏, 代苗苗, 何所惧, 杜艳. 固定化酶生产生物柴油的现状及展望[J]. 化工进展,2011,30(8):1706-1710.
酶固定化技术及其应用
酶固定化技术及其应用 摘要： 酶因其优良的催化性能而被广泛应用，但游离酶应用过程中有许多缺点，固定 化酶技术因此而产生，并且迅速发展。本文主要介绍传统的固定化酶技术、新 型固定化酶技术、新型载体材料及固定化酶技术的应用。 关键词：酶固定化；载体；应用 The enzyme is widely applied because of its fine catalyzed performance, but in the dissociation enzyme application process has many shortcomings, the fossilization enzyme technology therefore produces, and develops rapidly. This article main introduction traditional fossilization enzyme technology, new fossilization enzyme technology, new carrier material and fossilization enzyme technology application. 一、前言 酶的本质是一类具有催化功能的蛋白质，与化学催化剂相比具有反应速度快、反应条件温和、底物专一性强,可在水溶液和中性pH 下操作等优点。但其 高级结构对环境十分敏感，物理因素、化学因素和生物因素均可使没丧失活力。 而且，随着反应过程的进行，反应速率会下降。此外，游离酶在反应液中和产 物在一起，反应后酶不能回收重复利用，也使得产物的分离纯化更为复杂。以 上的这些因素使得酶在工业中的应用受到了极大的限制，找到解决这些问题得 方法十分迫切。 可喜的是，经过专家学者的不断努力，发现将酶用特殊的载体固定，酶仍能与底物有效的进行反应。这中酶的出现，使得酶与产物在反应液中相互分离，具有可回收、重复利用等优点，从而使生产工艺可以实现连续化、自动化。 酶的固定化是指将酶限制或固定在某一局部空间或特定的固体载体上进行其特有的催化反应，并可回收及重复利用的技术，在催化反应中以固相状态作 用于底物。近年来，固定化酶的研究得到了人们极大的关注，并取得了许多重 要成果。下面以酶的固定化方法为核心,介绍一些有关酶固定化技术的应用及研 究新进展。 二、传统酶固定化技术
酶的固定化技术及其应用
酶工程课程论文 题目：酶的固定化技术及其应用 学院：食品学院 专业：食品科学与工程 班级：食品101（35） 2012-11-21
酶的固定化技术及其应用 摘要：酶的固定化技术是酶工程研究领域的一项重点和热点技术之一，酶的固定化技术可以显著提高酶的利用率，降低酶生产的成本。本文主要研究酶的固定化技术，酶固定化的优缺点，以及在食品，医药，环境中的应用。并对其研究的前景进行了简洁的预测。 关键字：酶固定化技术应用 酶作为一种生物催化剂，因其催化作用具有高度专一性、催化条件温和、无污染等特点，广泛应用于食品加工、医药和精细化工等行业。但在使用过程中，人们也注意到酶的一些不足之处，如酶稳定性差、不能重复使用，并且反应后混入产品，纯化困难，使其难以在工业中更为广泛的应用。因此为适应工业化生产的需要，人们模仿人体酶的作用方式，通过固定化技术对酶加以固定改造，来克服游离酶在使用过程中的一些缺陷。 固定化酶，是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。与传统的酶相比，固定化酶具有游离酶所不可比拟的优点.同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用；固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同时也省去了热处理使酶失活的步骤；稳定性显著提高；可长期使用，并可预测衰变的速度；提供了研究酶动力学的良好模型等一系列的优点。 用于固定化的酶，起初都是采用经提取和分离纯化后的酶，随着固定化技术的发展，也可采用含酶细胞或 细胞碎片进行固定化，直接应用细胞或细胞碎片中的酶或酶系进行催化反应．由于微生物细胞可直接作为酶源，所以逐渐产生了固定化细胞技术． 固定化细胞的优点是： (1)省去了酶分离纯化的时间和费用； (2)可进行多酶反应； (3)保持了酶的原始状态，从而增加了酶的稳定性． 但固定化细胞与固定化酶相比，也存在一些不足 之处： (1)因为产生副反应和所需生化产物的进一步代 谢，使固定化完整细胞生产的产物纯度可能比固定化酶低； (2)细胞使用相当长的时间后，常常会发生自溶，尤 其是在细胞有可能进行增殖时，细胞的漏出就特别 明显： (3)单位体积反应器内固定化细胞的活性总是比相 应的固定化酶活性低．
固定化酶载体材料的最新研究进展
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
固定化酶载体材料的最新研究进展 作者：袁定重， 张秋禹， 侯振宇， 李丹， 张军平， 张和鹏， YUAN Dingzhong， ZHANG Qiuyu ， HOU Zhenyu， LI Dan， ZHANG Heping， ZHANG Junping 作者单位：西北工业大学理学院应用化学系,西安,710072 刊名： 材料导报 英文刊名：MATERIALS REVIEW 年，卷(期)：2006,20(1) 被引用次数：10次 参考文献(28条) 1.李伟.孙建中.周其云适于酶包埋的高分子载体材料研究进展[期刊论文]-功能高分子学报 2001(03) 2.Wilhelm Tischer.Frank Wedekind Immobilized enzyme:methods and applicatons 1999 3.Barbara.Krajewska Application of chitin-and chitosanbased materials for enzyme immobilizations:a review[外文期刊] 2004 4.Bullockc Immobilized enzymes 1995 5.Chaplin M F.Bucke C Enzyme technology 1990 6.Wiseman A Designer enzyme and cell applications in industry and in environment monitoring 1993 7.Pskin A K Therapeutic potential of immobilized enzymes 1993 8.Paul W.Sharma C P Chitosan,a drug carrier for the 21st century:a review 2000 9.安小宁.苏致兴高磁性壳聚糖微粒的制备与应用[期刊论文]-兰州大学学报(自然科学版) 2001(02) 10.Chiou Shaohua Immobilization of candida rugosa lipase on chitosan with activation of the hydroxgl groups 2004(02) 11.王斌.谢苗.曾竞华磁性壳聚糖微球固定化褐藻酸酶的研究学[期刊论文]-中国水产科学 2004(03) 12.袁春桃.蒋先明壳聚糖-g-丙烯腈固定化木瓜蛋白酶的研究[期刊论文]-应用化学 2002(09) 13.Prashanth S J.Mulimani V H Soymilk oligosaccharide hydrolysis by Aspergillus oryzae galactosidase immobilized in calcium alginate[外文期刊] 2005(3-4) 14.Patel S Stabilization of a haloophilic α-amlyase by callium alginate immobilization 1996(02) 15.Ding Liang.Yao Zihua Synthesis of macroporous polmer carrier and immobilization of papain 2003(06) 16.Li Songjun Use of chemically modified PMMA microspheres for enzyme immobilization 2004(1-3) 17.Cao Linqiu Immobilized enzyme:scence or art? 2005 18.薛屏.卢冠忠.郭杨龙青霉素酰化酶在含铁MCM-41介孔分子筛上的固定化研究[期刊论文]-化学通报(印刷版) 2003(10) 19.Han Yongjin.Jordan T Watson.Galen D Catalytic activity of mesoporous silicate-immobilized chloroperoxidase[外文期刊] 2002 20.Zhang Xin.Guan Ren feng.Wu Dan qi Enzyme immobilization on amino-fuctionalized mesostructrued cellular foam surfaces,characterization and catalytic properties[外文期刊] 2005 21.谢钢.张秋禹.李铁虎磁性高分子微球[期刊论文]-高分子通报 2001(0q) 22.邱广明.孙宗华磁性高分子微球共价结合中性蛋白酶 1995(03) 23.Han Lei.Wang Wei The preparation and catalytically active characterization of papain immobilized
固定化酶的研究进展
固定化酶的研究进展 固定化酶是20世纪60年代发展起来的一项新技术。最初主要是将水溶性酶与不溶性体结合起来，成为不溶于水的酶衍生物，所以曾叫过“水不溶酶”和“固相酶”。但是，后来发现，也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中，高分子底物与酶在超滤膜一边，而反应产物可以透过膜逸出。在这种情况下，酶本身仍是可溶的，只不过被固定在一个有限的空间内不能再自由流动。因此，用水不溶酶或固相酶的名称就不再恰当。在1971年第一届国际酶工程会议上，正式建议采用“固定化酶”的名称[1]。 一固定化酶的发展历程[1] 酶参与体内各种代谢反应，而且反应后其数量和性质不发生变换。作为一种生物催化剂，酶可以在常温常压等温和条件下高效地催化反应，一些难以进行的化学反应在酶的催化作用下也可顺利地进行反应，而且反应底物专一性强、副反应少等优点大大促进了人们对酶的应用和酶技术的研究。近年来，酶被人们广泛应用于食品生产与检测、生物传感器、医药工程、环保技术、生物技术等领域。 1916年美国科学家NELSON和GRIFFIN最先发现了酶的固定化现象；直到20世纪50年代，酶固定化技术的研究才真正有效地开展；1953年，德国科学家GRUB-HOFER 和SCHLEITH首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然后将淀粉酶、胃蛋白酶、羧肽酶和核糖核酸酶等与上述载体结合制备固定化酶；到20世纪60年代，固定化技术迅速发展；1969年日本千畑一郎利用固定化氨基酰胺酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸，是世界上固定化酶大规模应用的首例；在1971年的第一届国际酶工程会议上，正式建议使用固定化酶(mimobilizedenzyme)这个名称。我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是中国科学院微生物所和上海生化所的酶学工作者同时开始了固定化酶的研究工作 二固定化酶的特点[2] [3] 固定化酶具有许多优点：极易将固定化酶与底物、产物分开；可以在较长时间内进行分批反应和装柱连续反应；在大多数情况下，可以提高酶的稳定性；酶反应过程能够加以严格控制；产物溶液中没有酶的残留，简化了提取工艺；较水溶性酶更适合于多酶反应；可以增加产物的收率,提高产物的质量；酶的使用效率提高，成本降低。但是，固定化酶也有其不足之处，如固定化时，酶活力有损失；增加了固定化的成本，工厂开始投资大；只能用于水溶性底物，而且较适用于小分子。 三固定化酶固定化方法[3] [4] 由于所固定的酶或细胞的不同，或者固定的目的及固定用的载体的不同，使固定化方法大相径庭。根据固定的一般机理，可将之分为如下几种方法。酶的固定化方法有：
高中生物第三章酶的应用技术实践第二节固定化酶的制备和应用学案苏教版选修1
第二节固定化酶的制备和应用 学习导航明目标、知重点难点 固定化酶和固定化细胞的应用。(重点) 固定化酶与固定化细胞的制备方法。(难点) [学生用书P43] 一、阅读教材P63分析固定化酶 1．概念：是指用物理学或化学的方法将酶与固相载体结合在一起形成的仍具有酶活性的酶复合物。 2．优点：在催化反应中，它以固相状态作用于底物，反应完成后容易与水溶性反应物和产物分离，可被反复使用，且保持了酶的催化性能，可实现酶促反应的连续化和自动化。 3．制备固定化酶的常用方法 目前，制备固定化酶的方法主要有物理吸附法、化学结合法、包埋法等。 二、阅读教材P64～65分析固定化细胞技术的应用 1．应用：固定化细胞可以取代游离的细胞进行发酵，生产各种物质。 2．优点 (1)固定化细胞技术无须进行酶的分离和纯化，减少了酶的活力损失，同时大大降低了生产成本。 (2)固定化细胞不仅可以作为单一的酶发挥作用，而且可以利用细胞中所含的复合酶系完成一系列的催化反应。 (3)对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更高。 (4)细胞生长停滞时间短，反应快等。 3．缺点 (1)固定化细胞只能用于生产细胞外酶和其他能够分泌到细胞外的产物。 (2)由于载体的影响，营养物质和产物的扩散受到一定限制。 (3)在好氧性发酵中，溶解氧的传递和输送成为关键的限制因素。 4．酵母菌细胞的固定化技术的主要流程 准备各种实验药品和器材 ↓ 制备麦芽汁 ↓
活化酵母菌细胞 ↓ 配制物质的量浓度为0.05 mol/L的氯化钙溶液 ↓ 制备固定化细胞 ↓ 浸泡凝胶珠，用蒸馏水洗涤 ↓ 发酵麦芽汁 判一判 (1)酶在催化时会发生变化，不可反复利用。(×) (2)某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应。(×) (3)固定化细胞所固定的酶都在细胞外起作用。(×) (4)制备固定化细胞的方法主要有包埋法、化学结合法和物理吸附法。(×) 连一连 固定化酶技术[学生用书P44] 由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本高、不利于大规模使用。人们针对酶的这种不足寻着改善的方法之一是固定化酶技术的应用。结合教材P63内容完成以下探究。 (1)图A为物理吸附法，它的显著特点是工艺简便且条件温和，在生产实践中应用广泛。 (2)图B为化学结合法，它是利用多功能试剂进行酶与载体之间的交联，在酶和多功能试剂之间形成共价键，从而得到三维的交联网架结构。 (3)包埋法是将酶包埋在能固化的载体中。将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中(如图C)，包埋成格子型；或包裹在硝酸纤维素等半透性高分子膜中(如图D)，包埋成微胶囊型。 各种固定化酶方法的比较
酶的固定化方法的研究进展
ｌ竖！壁塑翌苎垫！！竺篁！塑！篁箜！！！塑！：兰！旦旦旦垦二竺垒燮鱼！里！呈型！里壁！里！型旦塑鱼！垫！！塑：！！里！：！！！！ 酶的固定化方法的研究进展 徐莉?，侯红萍２ （１．山西农业大学食品科学与工程学院，山西太谷０３０８０１；２．山西农业大学食品科学与工程学院，山西太谷０３０８０１） 摘要：固定化酶是酶工程的核心，利于实现酶的重复利用及产物与酶的分离。介绍了几种常用的固定化酶的方 法，如吸附法、包埋法、交联法和共价结合法，以及近几年研究的一些新型的固定化技术，如交联酶聚集体、定向固定 和共固定技术。 关键词：酶；固定化；研究近展 中图分类号：ＱＳｌ４；Ｑ５５文献标识码：Ｂ文章编号：１００１—９２８６（２０１０）０１—００８６—０４ ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅＩｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＥｎｚｙｍｅｓ ，ｘｕＬｉｌａｎｄＨＯＵＨｏｎｇ—ｐｉｎｇ （１．ＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｈａｎｘｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｇｕ，Ｓｈａｎｘｉ０３０８０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄｅｎｚｙｍｅｉｓｔｈｅｃｏｒｅｉｎｅ／ｉｚｙｍｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｉｔｉｓｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒｔｈｅｌ℃ｕｓｅｏｆｅｎｚｙｍｅａｎｄｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓａｎｄｅｎ－ ｚｙｍｅ．Ｉｌｌｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｓｅｖｅｒａｌｃｏｍｍｏｎｌｙ－ｕｓｅｄｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｅｎｚｙｍｅｗｅｉ＇ｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．ｅｍｂｅｄｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｃｏｖａｌｅｎｔｂｉｎｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｓｏｍｅｎｅｗｌｙ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｓｕｃｈａｓｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄｅｎｚｙｍｅａｇｇｒｅｇａｔｅｓ．ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｆｉｘｅｄａｎｄｔｏｔａｌｆｉｘａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ、＾，ｅｒｅａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｚｙｍｅ；ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ 酶是一类具有催化功能的蛋白质，与化学催化剂相比具有反应速度快、反应条件温和、底物专一性强，可在水溶液和中性ｐＨ下操作等优点，但同时也存在一些不足，如酶一旦从细胞中分离出来，其活性会迅速下降，由于酶是溶于水的，在水溶液中进行反应，会导致酶和底物、产物从水中分离的困难，不利于循环使用【ｌｌ。 然而，固定化技术的出现彻底解决了这些问题，不仅提高了酶的活性，而且还实现了酶的可重复使用性。近年来，固定化酶的研究得到了人们极大的关注，并取得了许多重要成果。下面以酶的固定化方法为核心，介绍一些有关固定化技术的研究新进展。 １吸附法 利用多种固体吸附剂将酶或含酶细胞吸附在其表面上而使酶固定的方法。该方法最显著的优点是操作简便，条件温和，不会引起酶的变异失活，且载体价廉易得，可反复使用。但酶与载体结合不牢，极易脱落，所以它的使用受到一定的限制［２１。因此，人们不断尝试使用新的载体来解决这易脱落的问题。 通常，吸附法分为物理吸附法和离子吸附法。１．１物理吸附法 酶被载体吸附而固定的方法称为物理吸附法。从载体对酶的适应性来看，这个方法效果是好的，酶蛋白的活性中心不易受破坏，酶的高级结构变化也不明显，但其缺点是酶与载体的相互作用较弱，被吸附的酶极易从载体表面上脱落下来，不能获得较高活力的固定化酶［３】。该方法常用的载体有活性炭、多孔陶瓷、纤维素及其衍生物、甲壳素及其衍生物等。 纵伟、刘艳芳等（２００８）以磁性壳聚糖微球作为新型载体，并采用物理吸附法固定化脂肪酶，对影响固定化的各种因素进行考察，确定了最优条件，同时比较了游离酶和固定化酶的ｐＨ值和热稳定性。结果表明，固定化的适宜条件为：加酶量６００Ｕ／ｇ，温度５℃，ｐＨ７．０，固定化时间２ｈ。固定化酶的ｐＨ值和热稳定性都优于游离酶，固定化酶连续使用５次后，其相对酶活仍为使用前的５７．８％，具有较好的操作稳定性问。 近年来，随着介孔分子筛制备技术的日臻成熟，人们正在考虑用其担当固定化酶的载体。与其他材料相比，介孔分子筛规则的孔道、大的比表面积、极强的吸附性能、稳定的结构等特点，使其具有担当固定化酶载体得天独 收稿日期：２００９一１０—１２ 作者简介：徐莉（１９８４一），女，山西省孝义市，在读硕士研究生，研究方向：食品微生物与食品发酵。 通讯作者：侯红萍，女，教授，硕士生导师，主要从事食品发酵及生物工程等方面的教学与科研工作。主持、参加基金项目与科研项目多项。万方数据
酶固定化技术研究进展
酶固定化技术研究进展 选题说明 酶作为一种生物催化剂，具有高催化效率，高选择性，催化反应条件温和，清洁无污染等特点，其卓越的催化效能，令普通无机催化剂难以望其项背，因此酶的工业化使用一直是广受社会关注的课题，但天然酶稳定性差、易失活、不能重复使用，并且反应后混入产品，纯化困难，使其难以在工业中更为广泛的应用。此外，分离和提纯酶以及其一次性使用也大大增加了其作为催化剂的成本，严重限制了酶的工业推广。在此条件下，固定化酶的概念和技术得以提出和发展，并成为近些年酶工程研究的重点。酶的固定化，是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内，仍能进行其特有的催化反应，并可回收及重复使用的一类技术。通过固定化，可以解决天然酶的局限性，实现酶的广泛运用。 基于对于酶的工业化使用和固定化酶的兴趣，我通过互联网和数据库信息检索的方式对酶的固定化技术发展状况进行了初步探索，并对目前的研究成果进行了简要的概括。希望能使大家对这一领域有所认识。 检索过程说明 1，检索工具和数据库 1.1，百度搜索引擎 1.2，Google搜索引擎 1.3，中国期刊全文数据库 1.4，万方数据系统 1.5，重庆维普中文科技期刊数据库 2，检索过程简述
首先，我选择了使用百度和Google搜索引擎进行关键词检索，都得到了浩繁的搜索结果，所的信息主要是百科简介和企业广告信息，介绍较为浅显陈旧，可利用性较差，但可以用于简单的信息了解，在搜素过程中，尝试使用了布尔检索规则如“固定化酶and应用”、高级检索和结果中检索的检索方式，以减小数据量。也尝试了Google学术搜索，得到了很多有用信息。运用维普中文科技期刊数据库搜素“题名或关键词”为“固定化酶”的相关资料得到655条，搜素“题名或关键词”为“固定化酶应用”的相关资料得到72条，检索关键词搜素“题名或关键词”为“固定化酶研究”的相关资料得到4条. 万方数据系统搜索主题词"固定化酶",得到相关资料1024条，搜索“固定化酶技术应用”得到相关资料23条.。中国期刊全文数据库中检索“固定化酶技术”得到相关资料2604条，搜索“固定化酶技术应用”得到相关资料742条 关键词 酶固定化载体制备研究应用 酶固定化技术研究进展 提要： 固定化酶有许多优点，尤其是稳定性和可重复使用性使其在许多领域得到广泛应用。固定化酶技术是一门交叉学科技术。目前已得到长足的发展。本文重点介绍了固定化酶制备的传统方法和近些年出现的一些新方法，同时对酶在一些性能优良的栽体上的固定进行了综述。 正文： 一，传统的酶固定化方法
固定化酶技术与应用
固定化酶技术与应用 姓名：高强 专业：生物科学 学号：2004083011 日期：2013年5月
固定化酶技术及应用 摘要：近年来由于固定化酶技术的发展，对固定化酶载体的研究非常活跃。本文对固定化酶载体,固定化酶的应用生产,酶传感器，固定化细胞技术进行简单介绍。 关键词：固定化酶载体应用固定化细胞 引言 固定化技术的应用可追溯到20世纪50年代，最初是将水溶性酶与不溶性载体结合起来，成为不溶于水的酶的衍生物。1971年第一届国际酶工程会议上正式建议采用“固定化酶”的名称。所谓固定化酶，即在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行反应，反应后的酶可以回收重复使用。固定化酶属于修饰酶，其具有以下优点：1极易将固定化酶与底物，产物分开；2可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应；3在大多数情况下，能够提高酶的稳定性；4反应过程能够加以严格控制；5产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；6较游离酶更适合于多酶反应；7可以增加产物的收率，提高产物的质量；8酶的使用效率提高，成本降低。鉴于固定化酶的优点，本文从固定化酶载体的研究进展,固定化酶的应用，固定化酶的生产，在食品加工中的使用，固定化细胞技术等方面进行介绍。 固定化酶载体研究进展 载体材料的选择是决定酶能否成功固定化以及固定化酶活力高低的重要因素。酶蛋白的活性中心是酶催化活性所必需的，酶蛋白的空间结构也与酶活力密切相关，因而．在固定化的过程中，必须注意酶活性中心的氨基酸残基不受到载体的影响．而且要避免酶蛋白高级结构的破坏[1]。 甲壳素及壳聚糖作为载体的固定化方法报道较多的有吸附法、通过双功能试剂交联的共价结合法。目前，使用较多的是用戊二醛作交联剂的共价结合法。载体的形态有片状、球状、膜状、无定形等。1982年．John Wiley 利用甲壳素、壳聚糖的吸附作用固定化胰蛋白酶，把甲壳素、壳聚糖固态混合研磨40h，加入粉末状胰蛋白酶混合研磨进行固定化，另一对照样加入酶液进行固定化。结果表明胰蛋白酶以粉末状进行固定化时效果更好，且研磨时间越长，固定化效果越好。得出结论：甲壳素、壳聚糖表面积的增加有利于胰蛋白酶的固定化溶液酶在数天内几乎失去全部活力，而固定化酶在室温或高于室温的条件下仍保持其活力。 纳米粒子作为酶固定化的载体，当其具有磁性时，制备的固定化酶易从反应体系中分离和回收，操作简便；并且利用外部磁场可以控制磁性材料固定化酶的运动方式和方向，替代传统的机械搅拌方式，提高固定化酶的催化效率。在众多纳米材料中，氧化铁因其在磁性、催化等多方面的良好特性而备受瞩目[2]。 微胶囊是一种采用高分子聚合物或其他成膜材料将物质的微粒或微滴包覆所形成的微小容器，其粒径一般在微米至毫米级范围，通常为5～400μm。将酶用微胶囊包覆后形成的微胶囊固定化酶，由于被催化物质和产物可自由通过囊壁,因而能起到酶催化剂的作用[3]。酶经过微胶囊固化后,还使酶具有如下的优点：①提高了酶的稳定性,使其可以在恶劣的条件下存活。微胶囊囊壁可将对酶活性和稳定性有影响的抑制因子、有害因子等排除在外，同时还可与一定量的稳定剂、整合剂等一起包埋，进一步增加其耐极端条件的能力；②通过选择合适的胶囊，可控制酶的释放时间。这对于多阶段加工过程中酶的活力要在后一阶段发挥的情况
最新固定化酶制备及应用的研究进展
固定化酶制备及应用的研究进展
固定化酶制备及应用的研究进展摘要：本文主要从分析酶单独应用中的不足、酶的固定化载体、固定化方法等方面介绍了固定化酶制备中的研究进展情况，并且从医药、食品、环保、化学工业、能源等方面其在其中的新应用出发，对固定化酶在新领域中的应用作了综述，给固定化酶研究的发展前景进行了展望，并且指出了今后酶固定化研究的主要方向是多酶的固定化及制备高活性、高负载、高稳定性的固定化酶。 关键字：酶；酶的固定化；载体；酶固定化应用领域 酶是重要的生物催化剂，具有专一性强、催化效率高、无污染、反应条件温和等特点，在制药、食品、环保、酿造、能源等领域都得到了广泛的应用。但在实际应用中，酶也存在许多不足，如大多数的酶在高温、强酸、强碱和重金属离子等外界因素影响下，都容易变性失活，不够稳定；与底物和产物混在一起，反应结束后，即使酶仍有很高的活力，也难于回收利用，这种一次性使用酶的方式，不仅使生产成本提高，而且难于连续化生产；并且分离纯化困难，也会导致生产成本的提高等。固定化酶（immobilized enzyme）这个术语是在1971 年酶工程会议上被推荐使用的。随着固定化技术的发展，出现固定化菌体。1973年，日本首次在工业上应用固定化大肠杆菌菌体中的天门冬氨酸酶，由反丁烯二酸连续生产L-天门冬氨酸。固定化酶技术为这些问题的解决提供了有效的手段，从而成为酶工程领域中最为活跃的研究方向之一。本文将从酶生
物催化剂固定化载体、固定化方法和技术及固定化酶的应用等几个方面出发，归纳和综述这些方面近年来的研究进展。 1酶固定化的传统方法 关键在于选择适当的固定化方法和必要的载体以及稳定性研究、改进。 1.1 吸附法 吸附法是利用物理吸附法，将酶固定在纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上的固定方式。显著特点是：工艺简便及条件温和，包括无机、有机高分子材料，吸附过程可同时达到纯化和固定化；酶失活后可重新活化，载体也可再生。但要求载体的比表面积要求较大，有活泼的表面。 1.2包埋法 包埋固定化法是把酶固定聚合物材料的格子结构或微囊结构等多空载体中，而底物仍能渗入格子或微囊内与酶相接触。这个方法比较简便，酶分子仅仅是被包埋起来，生物活性被破坏的程度低，但此法对大分子底物不适用。 1)网格型 将酶或包埋在凝胶细微网格中，制成一定形状的固定化酶，称为网格型包埋法。也称为凝胶包埋法。 2)微囊型 把酶包埋在由高分子聚合物制成的小球内，制成固定化酶。由于形成的酶小球直径一般只有几微米至几百微米，所以也称为微囊化法。
固定化酶在现代工业中的应用
固定化酶在现代工业中的应用姓名：胡艳芬学号：2008132106 指导教师：张孟 摘要酶是一类有催化功能的蛋白质,具有反应条件温和, 底物专一性强, 可在水溶液和中性pH 下操作等优点。与游离酶相比，固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时，又克服了游离酶的不足之处。本文简要介绍了固定化酶的概念、制备方法及其在生物、医药、环境保护等方面的广泛应用。重点介绍一些固定化酶在现代工业中的应用，并对其应用前景进行了展望。 关键词固定化酶制备工业应用前景 酶是一类由活细胞产生的具有生物催化功能的分子量适中的蛋白质,具有极高的催化效率、高度的特异性及控制的灵敏性。大多数酶是水溶性的。由于酶催化反应具有底物专一性、催化高效性、反应条件温和等优点,符合绿色化学的要求,从而被大家高度重视,已在许多领域得到广泛的应用[1]。酶的最大缺点是其不稳定性,在酸、碱、热及有机溶剂中易发生变性,活性降低或丧失;而且酶反应后,会在溶液中残留,造成酶反应难以连续化、自动化,同时也不利于终产品的分离提纯,这些都大大阻碍了酶工业的发展,所以有必要采取酶工程技术改善这些缺点。酶工程技术措施较多,其中酶的固定化技术是重要举措之一。酶的固定化是用人工方法把从生物体内提取出来的酶固定在特定的载体上或使酶与酶相交联,酶被限定在一定区域内,但仍保持原有高效、专一、条件温和的催化功能[2]。 已固定化的酶像化学反应所用的固体催化剂那样, 既能发挥它们的催化特性, 又能回收, 并能多次反复使用, 使整个生产工艺可以连续化、自动化。近年来, 国内外科技工作者在固定化酶在工业生产中的应用做了大量研究，并得到了广泛的发展，本文将对这些成就做具体介绍。 1 固定化酶的概念 1916 年Nelson 和Griffin最先发现了酶的固定化现象后, 科学家就开始了固定化酶的研究工作。1969 年日本一家制药公司第1 次将固定化的酰化氨基酸水解酶用来从混合氨基酸中生产L-氨基酸, 开辟了固定化酶工业化应用的新纪元。酶的固定化是用人工方法把从生物体内提取出来的酶固定在特定的载体上或使酶与酶相交联,酶被限定在一定区域内,但仍保持原有高效、专一、条件温和的催化功能。通常酶是游离的,而经过固定化以后,酶被束缚在一定区域内,因而这样的酶被称为固定化酶[ 3, 4 ]。
2017-2018学年人教版高中生物选修一专题4 酶的研究与应用 课题3 酵母细胞的固定化 Word版含答案
课题3酵母细胞的固定化 1．概念 利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。 2．方法 (1)包埋法：多适于细胞的固定化； (2) }化学结合法物理吸附法多适于酶的固定化。 3．载体 包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体材料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。 4．优点 (1)固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，可以反复利用。 (2)固定化细胞技术制备的成本低，操作容易。 5．实例——高果糖浆的生产 (1)原理：葡萄糖―――――→葡萄糖异构酶果糖。 (2)生产过程： ①将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入。 ②使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触。 ③转化成的果糖，从反应柱的下端流出。 1．固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而 固定化细胞则常采用包埋法。 2．制备固定化酵母细胞的基本步骤是：酵母细胞 的活化―→配制CaCl 2溶液―→配制海藻酸钠溶 液―→海藻酸钠与酵母细胞混合―→固定化酵 母细胞。 3．配制海藻酸钠溶液浓度过高，则难以形成凝胶 珠；若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响 实验效果。 4．配制海藻酸钠溶液应小火加热或间断加热。 5．固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重 复利用，降低了成本，又提高了产品质量。
(3)反应柱：酶固定在一种颗粒状的载体上，再将其装入反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由通过。 (4)优点：反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。 1．酶能加快化学反应速率，但溶液中的酶难以回收，不能利用。要想既降低生产成本，又不影响产品质量，该如何解决这一问题？ 提示：将酶固定于不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与反应物分离，还可重复利用。 2．固定化酶和固定化细胞一般采用什么方法？为什么？ 提示：固定化酶常用化学结合法或物理吸附法。因酶分子小，易从包埋材料中漏出，故一般不用包埋法进行固定。固定化细胞常用包埋法，因个大的细胞难以被吸附或结合。 3．从操作角度来考虑，你认为固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？ 提示：固定化细胞技术。固定化细胞技术。 4．固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种方法？ 提示：一系列酶；固定化细胞技术。 5．如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？为什么？ 提示：固定化酶技术。因为大分子物质不容易进入细胞内，如果采用固定化细胞技术会使反应效率下降。 [跟随名师·解疑难] 直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
固定化酶及其在食品工业上的应用
固定化酶及其在食品工业上的应用 （生科系11级食品专业李松 11420110） 摘要:固定化酶技术是酶工程的核心技术之一，它将酶工程提高到一个新水平，实现了酶的重复使用及产物与酶的分离。而且它已在食品领域得到了迅速的发展和广泛的应用。本文主要介绍了固定化酶技术的特点、固定方法、食品工业方面的应用和发展趋势的预测。 关键词：固定化酶；食品工业；固定化技术；前景 Immobilized enzyme and its application in the food industry (Health department of11food professionals Li Song11420110）Abstract:The technology of immobilized enzyme is one of the core technology for enzyme engineering, it enzyme engineering to a new level, to achieve the separation of enzyme reuse and product with the enzyme. And it has been in the food area of rapid development and wide application. This paper describes the characteristics of the immobilized enzyme technology, fixation methods, applications and development trends in the food industry forecast. Key words:immobilized enzyme; food industry; immobilization technology; prospects 1 固定化酶的定义和特点 固定化酶技术是用人工方法将酶固定在特定载体上，进行催化生产，因而固定化酶一般可以被认为是不溶性酶，与水溶性酶相比，其优点如下：易于将固定化酶与底物、产物分离，便于后续的分离和纯化；可以在较长时间内连续生产；酶的稳定性和最适温度提高；酶反应条件容易控制；可以增加产物的收率提高产物质量；酶的使用效率高，成本低；适于产业化、连续化、自动化生产。与此同时，由于酶的分离、固定化处理等原因，固定化酶也具有一些难以避免的缺点：在固定化过程中，酶活力会损失；生产成本会提高；工厂初期投资大；只能用于水
纳米材料固定化酶的研究进展_高启禹
?综述与专论? 2013年第6期 生物技术通报 BIOTECHNOLOGY BULLETIN 酶的固定化方法和技术研究是酶工程研究的重点之一，其核心是如何将游离的酶通过一定的方式与水不溶性的载体相结合，同时保持酶的催化活性和催化特性。固定化酶的概念自1953年由德国科学家Gubhofen ［1］提出以来，先后经过了实验室研发到工业化生产的重大转折，并建立了传统的固定化酶的基本方法，如包埋法、交联法、吸附法和共价结合法［2］。近年来，随着结构生物学、蛋白质工程及材料科学的不断发展，在酶的固定中出现了一些新型载体和新型技术，从而使酶在负载能力、酶活力和稳定性等方面获得了极大提高，且降低了酶在工农业应用中的催化成本。这些载体和技术包括交联酶聚集体、“点击”化学技术、多孔支持物和最近的以纳米粒子为基础的酶的固定化［3］。纳米材料作为 收稿日期：2012-11-27基金项目：河南省科技厅科技攻关项目（112102210299），河南省教育厅自然研究计划项目（2011A180026）作者简介：高启禹，男，硕士，讲师，研究方向：酶与酶工程；E -mail ：gaog345@https://www.wendangku.net/doc/2a18505973.html, 纳米材料固定化酶的研究进展 高启禹1 徐光翠2 陈红丽1 周晨妍1 （1.新乡医学院生命科学技术学院 河南省遗传性疾病与分子靶向药物重点实验室培育基地，新乡 453003； 2.新乡医学院公共卫生学院，新乡 453003） 摘 要： 纳米材料在蛋白酶及核酶的固定化研究领域进展迅速，主要包括各种磁性纳米载体及非磁性纳米载体。目前在固定化纳米载体的特性、固定化方法及固定化效果上已进行了广泛探讨。综述以纳米载体的研究现状为基础，分析纳米载体固定化酶的应用前景及纳米载体固定对酶学性质的影响，并对该技术的研究进行介绍和展望。 关键词： 纳米材料 固定化酶 磁性载体 非磁性载体 核酶 Research Progress of Nanoparticles for Immobilized Enzymes Gao Qiyu 1 Xu Guangcui 2 Chen Hongli 1 Zhou Chenyan 1 （1. College of Life Science and Technology ，Xinxiang Medical University ，Henan Key Laboratory of Hereditary Disease and Molecular Target Drug Therapy （Cultivating Base ），Xinxiang 453003；2. College of Public Health ，Xinxiang Medical University ，Xinxiang 453003） Abstract: Immobilization of protease and ribozyme by nanometer carrier are researched as a more useful means, including of the magnetic nanoparticle and nonmagnetic nanoparticles. Currently, the types of immobilized carrier and methods and results of nanoparticles are discussed. In this paper, we describe the current application of immobilized enzyme by nanocarrier, the effect of nanoparticles matrix to enzymatic properties and the prospect of application for the above mentioned technology were introduced, and the direction of the development of nanoparticles immobilization of enzyme was analyzed. Key words: Nanoparticle cartie Immobilized enzymes Magnetic nanoparticles Non magnetic nanoparticles Ribozyme 酶固定化的新型载体，能够体现良好的生物相容性、较大的比表面积、较小的颗粒直径、较小的扩散限制、有效提高载酶量及在溶液中能稳定存在等优点［4］。固定化的微粒状态根据纳米材料物理形态的差异性可分为纳米粒（包括纳米球、纳米囊）、纳米纤维（包括纳米管、纳米线）、纳米膜及纳米块等。目前，用于酶固定化的纳米形态以纳米粒（Nanoparticles，Nps）最为常见，纳米粒通常指粒子尺寸在1-1 000 nm 范围内的球状或囊状结构的粒子。而用于酶固定的纳米载体材料有磁性纳米载体、非磁性纳米载体等［5］。但是，在进行相关固定化设计时，仍然需严格遵循固定化酶的主要任务，即一方面要满足应用上的催化要求；另一方面又要满足在调节控制及分离上的非催化要求。
固定化酶及其在化工等领域中的应用
固定化酶及其在化工等领域中的应用 ——08生物工程2班陈永良*引言 酶是一类具有生物催化功能的分子量适中的蛋白质,具有极高的催化效率、高度的特异性及控制的灵敏性。大多数酶是水溶性的。由于酶催化反应具有底物专一性、催化高效性、反应条件温和等优点,符合绿色化学的要求,从而被大家高度重视,已在许多领域得到了广泛的应用。但是,人们也逐渐注意到了它的不足之处: ①酶的稳定性差,容易失活; ②酶催化反应过后,与反应体系混在一起,难于回收,不利于连续化生产; ③产物分离纯化困难,产品成本较高。有鉴于此,人们一直都在不断地研究如何在克服传统酶技术的缺点的前提下利用酶的技术,固定化酶就是人们在寻求克服这些不足的过程中不断改进发展起来的一项技术。 1.固定化酶的制备技术 固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。物理方法包括物理吸附法、包埋法等。物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应,整体结构保持不变,酶的催化活性得到很好保留。但是,由于包埋物或半透膜具有一定的空间或立体阻碍作用,因此对一些反应不适用。化学法是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上,使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。 1.1 传统固定化技术 1.1.1吸附法 利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面而使酶固定化的方法称为物理吸附法,简称吸附法。吸附法包括物理吸附和离子结合法。工艺简便和条件温和是该方法显著的优点,可供选择的载体涉及天然或合成的无机与有机高分子材料,有时酶的纯化与固定化也可同时实现。因酶分子与载体之间的共价结合而呈现良好的稳定性及重复使用性,共价结合法是目前研究最为活跃的一类酶固定化方法。物理吸附法常用的吸附剂有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石等。吸附法制备固定化酶,操作简便,条件温和,不 会引起酶的变性失活,载体价廉易得,而且可反复使用。但酶与载体的结合不牢易于脱落,所以它的使用受到一定的限制。但是,吸附法中由离子键、氢键、偶极键及疏水键固定的酶易反应介质的pH、离子强度等的影响而从载体上脱落。 1.1.2包埋法 将酶或酶菌体包埋在多孔载体中使酶固定化的方法称为包埋法。包埋法分为网格型和微囊型两类,其制备工艺简便且条件较为温和、可获得较高的酶活力回收。包埋法专用的载体主要有:明胶.、聚酰胺、琼脂、琼脂糖、聚丙烯酰胺、光交联树脂、海藻酸钠、火棉胶等。 1.1.3结合法 选择适宜的载体,使之通过共价键或离子键与酶结合在一起而制成固定化酶的方法,称为结合法。根据酶与载体结合的化学键的不同,结合法可分为离子键结合法和共价键结合法。离子键结合法通用的载体是各种离子交换剂,用离子键结合法制备的固定化酶,操作简便,活力损