酶的固定化技术及其在食品工业中的应用

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1、酶的固定化技术及其在食品工业中的应用摘　要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，酶被限定在一定区域内，但仍保持其原有高效、专一、条件温和的催化功能。固定化酶在生物、医药、农业、食品、化工、能源开发、环境保护等方面得到了广泛应用。本文概述了固定化酶的制备方法及优缺点，总结了固定化酶在食品工业中的最新应用情况，并对其应用前景进行了展望。关键词:固定化酶；制备；应用；食品工业TechnologyofimmobilizedenzymeanditsapplicationsinfoodindustryAbstractImmobi

2、lizationofenzymeisthatenzyme,extractedfromorganicbody,isfixedtoaspecialvector.However,ithasitsoriginalcatalyzingfunctionswithhighefficiency,specificityandmoderatereactioncondition.Immobilizedenzymehasbeenusedinbiology,medicine,agriculture,foodindustry,chemicalindustry,develo

3、pingofenergysource,environmentprotectionandsoon.Inthispaper,preparationmethods,advantagesanddisadvantagesofmimobilizedenzymewereintroduced.Anditsapplicationsinfoodindustryweresummarized.Keywords:mimobilizedenzyme;preparation;application;foodindustry酶是由生物体产生的具有催化活性的蛋白质，它能特定地促

4、成某个化学反应而本身却不参加反应，具有反应效率高、条件温和、反应产物污染小、能耗低、反应容易控制等特点。这是任何无机催化剂都无法比拟的优点。但因为酶的化学本质是蛋白质，其最大弱点是不稳定性，对酸、碱、热及有机溶液容易发生酶蛋白的变性作用，从而降低或失去活性。而且酶往往在溶液中进行反应，反应以后会残留在溶液系统中不易回收，造成最终产品生化分离提纯操作上的麻烦。加之酶反应只能分批进行，难于连续化、自动化操作，这大大地阻碍了酶工程的发展应用。为克服上述缺点，要将游离酶固定化后进行应用。固定化酶技术是把从生物体内提取出来的酶，用人工方法固定在载体上。由

5、于固定化酶的运动被化学或物理的方法限制了，能将其从反应介质中回收，所以它原则上能在批量操作或连续操作中重复使用酶。固定化酶技术是酶工程的核心，它使酶工程提高到一个新水平。固定化酶不仅在食品、化学、生物学及生物工程、医学及生命科学等学科领域的研究异常活跃，得到迅速发展和广泛的应用，而且因为具有节省资源与能源、减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求[1]。1.固定化酶研究概况1.1固定化酶的研究和概念固定化酶的研究源于80年前，但真正开展大规模研究是从20世纪50年代初开始。1953年，Grubohofer等人将羧肽酶、淀粉酶、胃蛋

6、白酶和345酶等结合固定在聚苯乙烯树脂重氮化载体上，实现实验室酶的固定化。1969年，日本人千火田一郎成功地把固定化氨基酰化酶反应应用于L，D-氨基酸的光学拆分上，这是国际上固定化酶应用于连续工业化生产的开端。1973年，千火田一郎等人采用固定化微生物细胞连续生产L-天冬氨酸。我国固定化酶研究开始于1970年，首先是中科院微生物所和上海生化所同时开始了固定化酶研究。此后，许多单位相继进行了固定化酶和固定化细胞的应用研究。近年来，固定化酶在食品、制药、化学分析、环境保护等方面的应用越来越广泛[2]。酶的固定化就是通过化学或物理的处理方法，使原来水

7、溶性的酶与固态的水不溶性支持物相结合或被载体包埋。因而，固定化酶一般可以被认为是不溶性酶。1.2固定化酶性质固定化酶具有如下性质：酶的稳定性提高、最适pH值改变、酶的活性和催化底物有所变化、最适温度有所提高。酶固定化处理后一般稳定性有较大提高，对温度适应范围增大，对抑制剂和蛋白酶的敏感性降低；反应完成后，可通过简单的方法回收酶，酶活力降低不多，这样可使酶重复使用；同时由于酶没有游离到产品中，便于产品的分离和纯化；实现批量或连续操作模型的可能，适于产业化、连续化、自动化生产。1.3　固定化酶的优缺点[3-4]固定化酶技术是将酶用人工方法固定在特定

8、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，优点如下：(1)易于将固定化酶与底物、产物分开，方便后续的分离和纯化；(