固定化酶及其應用研究固定化酶目錄固定化酶簡介1固定化酶的制備2固定化酶的應用3展望4固定化酶固定化酶的意義游離狀態(tài)的酶對熱、強酸、強堿、高離子強度、有機溶劑等穩(wěn)定性較差，易失活，并且反應后混入催化產(chǎn)物等物質(zhì)，純化困難，不能重復使用。酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)。其催化作用具有高選擇性、高催化活性、反應條件溫和、環(huán)保無污染等特點。天然酶的優(yōu)缺點固定化酶背景已固定了幾種芽孢桿菌和鏈霉菌中提取的葡萄糖異構化酶，并大量應用于工業(yè)生產(chǎn)。191619691970自1972發(fā)展歷程日本一家制藥公司第一次將固定化的?；被崴饷赣脕韽幕旌习被嶂猩a(chǎn)L-氨基酸，開辟了固定化酶工業(yè)化的新紀元。我國開始了固定化酶的研究工作，許多單位相繼進行了固定化酶和固定化細胞的應用。Neleson和Griffin最先發(fā)現(xiàn)了酶的固定化現(xiàn)象?？茖W家就開始了固定化酶的研究工作。固定化酶物理吸附法、交聯(lián)、共價結合及包埋等方法通過化學或物理的處理方法，使原來水不溶的酶與固態(tài)的水不溶性支持物結合或被載體包埋。將酶固定在生物膜或超濾膜上，制造出來的生物膜反應器固定化酶簡介定義常用技術先進方法固定化酶固定化酶的優(yōu)點優(yōu)點對熱、pH等的穩(wěn)定性提高，對抑制劑的敏感性降低能反復使用應用制成酶電極的固定化酶建成監(jiān)測化學反應的系統(tǒng)適用于連續(xù)化、自動化生產(chǎn)經(jīng)過簡單過濾離心，產(chǎn)品與酶可分離開反應空間大大縮小，從而能準確控制反應,可以消除側(cè)反應固定化酶固定化酶技術利用性能優(yōu)良的天然載體，或借助現(xiàn)代技術對傳統(tǒng)載體進行改性，合成新型載體材料。改善催化動力學參數(shù)；實現(xiàn)多酶共固或整個細胞的固定化通過輻射、光、等離子體、電子等方法制備吸附法、交聯(lián)法、包埋法、共價結合法改性載體及新型載體固定化酶酶的定向固定化及多酶共固技術新型酶固定化方法傳統(tǒng)的酶固定化方法固定化酶傳統(tǒng)的酶固定化方法吸附法物理吸附和離子交換吸附。酶易從載體脫落并污染催化反應產(chǎn)物。交聯(lián)法利用雙功能和多功能交聯(lián)試劑，在酶分子和交聯(lián)試劑之間形成共價鍵。作為其他固定化方法的輔助手段。包埋法載體與酶溶液混合后，借助引發(fā)劑進行聚合反應，通過物理作用將酶限定在載體的網(wǎng)格中。共價結合法酶分子的非必須基團與載體表面的活性功能基團通過形成化學共價鍵實現(xiàn)不可逆結合。固定化酶新型酶固定化方法輻射Mohy等以137Cs為輻射源，通過γ-射線引發(fā)將甲基丙烯酸甲酯接枝共聚于尼龍膜襲面，經(jīng)進一步活化，用于青霉素?；傅墓潭ü馀悸?lián)以光敏性單體聚合物包埋固定化酶或帶光敏性基團的載體共價固定化酶，由于條件溫和，可獲得酶活力較高的固定化酶。等離子體高度激發(fā)的原子、分子、離子以及自由基的聚集體，大量的等離子體常在室溫下存在。載體材料表面可以由等離子體進行有用修飾，從而引入活性基團。原則：實現(xiàn)在較為溫和的條件下進行酶的固定化，盡量減少或避免酶活力的損失。固定化酶酶的定向固定化及多酶共固技術定向固定化傳統(tǒng)的酶固定化方法的缺點是酶在任意位點與載體進行連接，使酶活性位點不能充分暴露，而且酶的固定化量降低

，因此定向固定化酶技術將成為今后固定化酶研究的熱點。多酶共固為了充分發(fā)揮不同酶的各自優(yōu)勢，把不同來源的酶與整個細胞的生物催化性能相結合，實現(xiàn)多酶共固或整個細胞的固定化，也日益受到研究者的重視。固定化酶改性載體及新型載體固定化酶新型載體高分子復合物，因其優(yōu)良的傳質(zhì)性能、電解質(zhì)的靈敏介電特性以及良好的生物相容性等特點，也成為固定化酶良好的新型載體，在酶固定化領域顯示了廣闊的應用前景。改性載體固定化酶通過表面涂層或表面吸附等物理方法以及接枝、聚合等化學方法實現(xiàn)載體表面物理性質(zhì)或化學結構的改變。異同固定化酶例：以殼聚糖為載體固定化青霉素?；腹潭ɑ傅姆磻恚?/p>

醛的羰基和一級胺、二級胺能發(fā)生親核加成反應生成西佛堿(Schiffbase)，因此利用甲醛和雙功能團的醛類化合物如戊二醛等與殼聚糖及蛋白酶的氨基發(fā)生Schiff反應，可用來固定化青霉素酰化酶。其鍵合機理如下：

固定化酶例：以殼聚糖為載體固定化青霉素酰化酶酶活的測定原理青霉素G鈉鹽在青霉素?；傅淖饔孟?，水解成6一氨基青霉烷酸(6一APA)和苯乙酸，用NaOH溶液中和生成的苯乙酸，使反應體系保持恒定的pH值。記下反應12min內(nèi)消耗NaOH溶液的體積數(shù)，從NaOH溶液的體積數(shù)求得生成苯乙酸的量。特定條件下，單位時間內(nèi)單位酶量生成的苯乙酸的微克分子數(shù)為酶活。其中青霉素鈉鹽的水解反應如下：固定化酶例：以殼聚糖為載體固定化青霉素?；阜椒ǎ簹ぞ厶禽d體的制備稱2g殼聚糖溶解在100mL的5％的乙酸溶液中，在微火上緩慢加熱，溶解，吸人針管，用針筒注入2％的多聚磷酸鈉溶液中，攪拌，使其凝固成顆粒狀，浸泡1～1.5h，抽濾，水洗至pH值為中性。用活化劑活化殼聚糖載體用不同的醛在不同pH值下，在室溫與上述殼聚糖載體置于轉(zhuǎn)速150r/min搖床上，反應1.

5h，以蒸餾水充分洗滌。用活化載體固定化青霉素酰化酶在上述預處理的活化殼聚糖載體中加人一定量的酶液，在不同pH值下，置于轉(zhuǎn)速為150r／min搖床上振搖12h，充分洗滌后測固定化酶活和殘余酶液的酶活。酶活的測定固定化酶固定化酶的應用1工業(yè)生產(chǎn)中：不論是早期從動物臟器和植物種子種提取的酶，還是后來發(fā)現(xiàn)的種類繁多、功能多樣的微生物酶都已被覆蓋在固定化酶的研究領域。2生化制藥中：用來生產(chǎn)工業(yè)、醫(yī)學等領域的一些純度要求較高的制劑，其中有最早生產(chǎn)的氨基酸，還有抗生素、核酸、蛋白質(zhì)抗體、高純度的蛋白酶等。3生物傳感器和環(huán)境保護中：固定化葡萄糖氧化酶傳感器、青霉素電極等。將辣根過氧化酶大量吸附在磁石上，可以對水中的氯酚選擇性吸附。固定化酶例：磁性固定化酶處理含酚廢水的研究實驗中所用的酶為辣根過氧化物酶（HRP），從生物體內(nèi)提取精制而成，具有較高的活性。利用辣根過氧化物酶催化過氧化氫產(chǎn)生活性氧，并將酚氧化，生成水溶性差的化合物，然后用過濾或沉淀的方法加以分離。其主要反應為：即在HRP的作用下，氧化劑(H202)將酚氧化，產(chǎn)生了活性高的苯氧自由基等中間物，它們從酶的活性中心擴散到溶液各處，與酚分子或苯氧自由基本身發(fā)生反應，生成了一系列的聚合物。這些聚合物具有高相對分子質(zhì)量和低水溶性的特性，因而易從溶液中分離。固定化酶例：磁性固定化酶處理含酚廢水的研究實驗方法:在50mL的錐形瓶中，先加入緩沖液，然后依次加入一定量已知酚濃度的水溶液、酶和過氧化氫溶液，磁力攪拌，控制一定的反應條件，當反應達到預定時間后，過濾，去除沉淀物，取濾液分析酚濃度，計算酚的去除