固定化酶与固定化细胞技术

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1、固定化酶与固定化细胞技术王海磊河南师范大学生命科学学院AEM室2.酶在应用中受到的限制因素：1.酶作为:生物催化剂的优点①稳定性差，易失活②反应速度随时间减慢（3分钟内吸光度的变化）③回收困难（淀粉酶水解废弃淀粉）④经济上不合算：多不能重复使用。⑤一些酶价格昂贵（漆酶用于木板粘合）①反应专一性强。②催化效率高（比一般催化剂高107-1013倍）。③反应条件温和（常温常压）。（1）人工合成酶：应用化学合成法合成具有像酶那样活性的催化剂。这是有机合成和聚合化学中的最新技术。但距实际应用还有很大距离。（2）酶的人工“改性”、“修饰”：酶和细胞固定化是其中的一类。其它如基因工程、化学修饰等方法。3

2、.克服上述限制性因素的途径：难得的报道：人工合成脂肪酶获得成功随着生物产业的发展，人类对环境逐步认识，酶的广泛用途越来越得到人类的重视，尤其脂肪酶，在日化洗涤剂领域、医药美容领域、能源领域生物柴油生产中显得无可替代的优势。一般脂肪酶生产主要来源于发酵微生物生产法获得，产量受到限制，成本较高，很难满足工业需求。关于人工合成脂肪酶在中国乃至世界未曾有过相关报道。经过不懈努力，我公司通过人工合成的手段获得成功，实属国际首例。经检验它不仅具备生物酶的通性，具有生物酶的全效功能，而且其催化性能、环境要求、毒化耐性各项指标远远高于普通生物酶。生产成本不足普通酶的三分之一，而且不受产量的局限，可大规模

3、投入生产。石家庄市华北联化科技有限公司第一节固定化酶（ImmobilizedEnzyme）一、发展概况(1)1916，Nelson和Griffin发现蔗糖酶结合于骨炭末上仍具有活力，但未引起人们重视。(2)1950前，研究不多，不超过10篇相关论文。有目的开展固定化研究始于50年代。1953，Grubhofer和Schloith将聚氨基聚苯乙烯树脂重氮化后与淀粉酶、蛋白酶结合——最早固定化酶(3)60年代进展较快：固定化酶投入工业化生产。(4)70年代为快速发展时期。固定化酶：连接于某种载体上或者限制在一定空间范围内、能连续使用的酶。二、制备固定化酶的原则1、保持酶原有专一性、高效催化能力

4、和常温常压下起催化反应的特点。制备尽可能在温和条件下进行（低温、最适pH、水溶液中）。2、能回收、贮藏和反复使用－酶和载体结合牢固性问题。3、有一定机械强度，以利于机械化、自动化操作。4、酶与载体结合部位应避开活性中心及与维持酶高级结构有关的基团。且在制备过程尽可能保护这些基团。5、最小的空间位阻：载体尽可能地不阻碍与底物的接近。6、稳定性：载体不与底物、产物和反应液发生化学反应。7、易与产物分离，便于回收和重复使用。8、尽量降低成本。三、固定化酶的制备方法物理法:吸附法、包埋法化学法:交联法、化学共价法综合法:逆胶束包囊法（一）吸附法采用固体吸附剂将酶吸附在它的表面使之固定的方法。（1）

5、无机吸附载体：矿物质和其它无机载体。高岭土：胰凝乳蛋白酶皂土：过氧化氢酶、核糖核酸酶氧化铝：葡萄糖氧化酶二氧化硅（覆盖卵磷脂/脑磷脂）：酸性磷酸酯酶、磷酸葡萄糖变位酶。不锈钢：直径100-200粒子，以氧化钛处理，可吸附β-半乳糖苷酶（17mg/g载体）。1、载体类型9高岭土性质：良好粘结性粒度和细度较强结合能力离子吸附性及交换性瓷土，现在世界上都把它叫做“高岭土”，在很久很久以前，高岭村有一家姓盛的穷苦夫妻，日子苦得就像黄连一样。盛家夫妻心地却特别善良。有一年冬天，天气寒冷，屋檐下躺着个白发苍苍的老公公，盛家妻子端来了一碗热开水，送到那老公公跟前，请他喝下暖暖身子。妻子借来米，男人生火熬

6、粥，一会儿工夫，一大碗香喷喷，热腾腾的米粥端到了老公公的面前。老公公见了，也不客气，一口气就把粥喝了下去。我没有什么好报答你们，我走后，可到村后东南面的松山顶上一口气挖它个九九八十一锄，老公公早已不见踪影。软乎乎得就像糯米粉一样：“松山顶上的石头，可以拿来做瓷器，做成的瓷器能跟玉器一样的值钱哩！”将挖起的土石做成一个个碗和杯的坯子来，放进窑里一烧，果然个个晶莹洁白，真象玉器一样。从此，高岭村的穷人们在盛家夫妻的带领下，改行挖土建窑烧瓷器了。松山因地处高岭，就改名叫高岭山，山上的瓷土，就叫做高岭土了。10皂土：膨润土、火山黏土。皂土是由天然膨润土精制而成的无机矿物凝胶。膨润土一般是指主要由蒙

7、脱土组成的一种黏土岩。皂土的主要有效成分即为蒙脱土，含量大约90%。蒙脱石是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体膨润土组成的2:1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子如Cu、Mg、Na、K等,且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不牢固，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。（2）有机吸附载体纤维素粉：糖苷水解酶火棉胶：木瓜蛋白酶、碱性磷酸酯酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（70mg酶蛋白/cm2）)（3）离子交