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1、引言酶是一类由生物细胞产生的具有催化功能的蛋白质。酶参与生物体内的各种代谢反应,而且反应后其数量和性质不发生变化。高效率高度专一性可调控性反应条件温和广泛应用于酿造、食品、医药等领域酶对环境十分敏感物理因素：温度、压力、电磁场化学因素：氧化、还原、有机溶剂、金属离子、离子强度、pH生物因素：酶修饰和酶降解反应速度逐渐下降反应后不能回收对于现代工业来说,酶还不是一种理想的催化剂怎样才能获得理想的生物催化剂?答案：固定化酶固定化细胞固定化酶与固定化细胞是酶工程研究中的一个广阔领域，前景光明第一节酶的固定化固定化酶
2、是指将水溶性的酶用物理或化学方法处理，使之成为不溶于水的，但仍具有酶活性的酶。反应后的酶可以回收重复使用。一、固定化酶的定义固定化酶的优点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酶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。固定化酶存在的缺点① 固定化时,酶活力有损失;②增加了生产的成本,工厂初始投资大;③只
3、能用于可溶性底物,而且较适用于小分子底物,对大分子底物不适宜;④与完整菌体相比不适宜于多酶反应,特别是需要辅助因子的反应;⑤胞内酶必须经过酶的分离手续。二、固定化酶的制备原则根据应用目的、应用环境，选择固定化的方法，都要遵循以下基本原则：①必须注意维持酶的催化活性及专一性。②固定化应该有利于生产自动化、连续化。③固定化酶应有最小的空间位阻④酶与载体必须结合牢固,从而使固定化酶能回收贮藏,利于反复使用。⑤固定化酶应有最大的稳定性,所选载体不与废物、产物或反应液发生化学反应。⑥固定化酶成本要低,以利于工业使用。三
4、、固定化方法酶的固定化方法很多,但对任何酶都适用的方法是没有的,必须经过实验研究才能确定。(一)非共价结合法1. 结晶法使酶结晶从而实现固定化的方法。2. 分散法通过酶分散于水不溶相中从而实现固定化的方法。3.吸附法（1）物理吸附法利用氢键、疏水键等作用力将酶固定于不溶性载体上。无机吸附剂：高岭土、皂土、硅酸、氧化铝等吸附量小、有些酶发生吸附变性有机吸附剂：大孔树脂、葡聚糖凝胶、纤维素衍生物、胶原等吸附量略大(～50mg/g载体),不产生变性失活。比较受重视。（2）离子结合法酶通过离子键结合于具有离子交换基
5、的水不溶性载体的固定化方法。CM-纤维素、DEAE-纤维素吸附量50--150mg/g优点：操作方便,条件温和,可再生后反复使用缺点：结合力较弱,不适宜的pH,高盐浓度,高底物浓度,高温等往往能把吸附的酶解析下来。吸附法可以改善方法：1.选择最佳条件操作（如温度、pH）2.选吸附量大的载体，控制酶和载体量，3.采用高酶量吸附4.开发新载体5.对酶进行修饰后再进行交换吸附(二)化学结合法1、共价结合法酶与载体以共价键结合的固定化方法。分为两类：（1）将载体有关基团活化，然后与酶有关基团发生偶联反应。（2）在载体
6、上接一个双功能试剂，然后将酶偶联上去。共价结合法偶联成功与否取决于：载体：功能基团，如羟基、芳香氨基，羧基，羧甲基等酶分子:侧链非必需基团（游离的α--氨基，lys—ζ—NH2,Arg--胍基C-COOH,Asp—γ--羧基，Glu---羧基，酚羧基，巯基，咪唑基)但是，载体、酶分子上的基团不会直接反应，其功能基团要活化。1)重氮化芳香氨基载体方法特点：载体先用亚硝酸处理成重氮盐衍生物，再在温和条件下和酶分子上相应基团直接偶联。如胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶的固定化，偶联到重氮化的苯胺-多孔玻璃时，得到固化酶具很高
7、酶活性2）溴化氰-亚氨碳酸基反应带羟基的载体在碱性条件下，载体的羟基和溴化氰反应，生成活泼的亚氨碳酸酯衍生物，在弱碱中直接和酶的氨基进行共价偶联。最后一种是主要产物。此方法固定化后相对酶活力比较高，且相当稳定，同时操作也简便。是最受欢迎的一种方法2.交联法利用双功能或者多功能试剂在酶分子之间或者载体之间；酶分子与载体之间进行交联反应而固定化。双功能试剂：常用的是戊二醛OOH—C—CH2—CH2—CH2—C—H第一篇报道是：戊二醛交联羧肽酶得到一种分子间交联的固定化酶戊二醛有两个醛基，均可与酶或蛋白质的游离氨基
8、反应,使酶蛋白交联。此法与共价结合法利用的均是共价键，不同之处：交联法不使用载体。（三）包埋法（entrapment）将酶用物理的方法包埋在各种载体（高聚物）内。分为：网格型：将酶包埋在高分子凝胶细微网格中。微囊型：将酶包埋在高分子半透膜中。将聚合物单体和酶溶液混合后，再用聚合促进剂(包括交联剂)的作用而聚合，酶就包埋在载体中达到固定化。酶本身不参与反应，所以较安全。但在聚合过程中有自由基产生及聚合
