固定化酶及固定化技術(shù)

《固定化酶及固定化技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第五章固定化酶及固定化技術(shù)酶：在水溶液中－不穩(wěn)定一次性使用-難回收，難連續(xù)化生產(chǎn)用于醫(yī)藥/化學(xué)分析－純度要求高產(chǎn)物的分離純化困難。。。。－－－要求將酶變成不溶性－－－實(shí)際上將酶限制在一定空間?固定化固定酶具有催化活性1916年，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，酶和載體結(jié)合以后，在水中呈不溶解狀態(tài)時(shí)，仍然具有生物催化活性。固定化酶可重復(fù)使用——操作穩(wěn)定性酶在固定化后其活力可以緩慢釋放,酶的穩(wěn)定性比天然狀態(tài)高,可重復(fù)多次使用.結(jié)果如圖所示:固定化酶的活力基本保持穩(wěn)定活力損失15%,由此可見該固定化酶具有良好的操作穩(wěn)定性例:將0.5gDEAE纖維素固定化殼聚糖酶與10mL1%殼聚糖溶液在60℃下連續(xù)反應(yīng)10次

2、每次反應(yīng)時(shí)間為6h每次反應(yīng)后分別測定酶活力一、固定化酶（immobilizedenzyme）水溶性酶水不溶性載體固定化技術(shù)水不溶性酶（固定化酶）什么是固定化酶？固定化酶：是指經(jīng)物理或化學(xué)方法處理，限制在一定的空間范圍內(nèi)，可以反復(fù)使用而又能發(fā)揮催化作用的酶制劑。酶的固定化技術(shù)包括吸附、交聯(lián)、共價(jià)結(jié)合（化學(xué)偶聯(lián)）及包埋等多種方法。與固定化酶技術(shù)相配套的是酶生物反應(yīng)器同一般的化工容器一樣，需要對酶反應(yīng)器溫度和pH等條件進(jìn)行嚴(yán)格的控制；不同的是，酶反應(yīng)器必須進(jìn)行無菌操作。酶生物反應(yīng)器簡史1916年，Nelson&Griffin“酶不溶于水而具有活性”1948年，Sumner尿素酶制成非溶性酶1953

3、年，Grubhofer&Schleith第一次實(shí)現(xiàn)了酶的固定化1960年，千細(xì)一郎，開始了氨基?；腹潭ɑ芯?969年，千細(xì)一郎成功的將固定化氨基?；笐?yīng)用于DL-AA的光學(xué)分析上1971年，固定化酶名稱提出，Immobilizedenzyme1973年，固定化微生物的應(yīng)用——固定化大腸桿菌中的天冬氨酸酶，由反丁烯二酸連續(xù)生產(chǎn)L-天冬氨酸1976年，固定化酵母細(xì)胞生產(chǎn)啤酒和酒精1978年，日本用固定化細(xì)胞生產(chǎn)酶——固定化枯草桿菌生產(chǎn)淀粉酶1979年，固定化植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞開始研究1982年，日本首次研究用固定化原生質(zhì)生產(chǎn)氨基酸1986年，郭勇等人固定化原生質(zhì)研究二、固定化酶的優(yōu)缺點(diǎn)：穩(wěn)定

4、性高；酶可反復(fù)使用；產(chǎn)物純度高，極易將固定化酶與底物、產(chǎn)物分開；固定化酶的反應(yīng)條件易于控制生產(chǎn)可連續(xù)化和自動(dòng)化，節(jié)約勞動(dòng)力；設(shè)備小型化、可節(jié)約能源。固定化酶同自由酶相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：固定化所需載體和試劑較貴，成本高，投資大固定化時(shí)，酶活力有損失長期生產(chǎn)，易污染，載體易降解，酶易失活只能用于可溶性底物，較適用于小分子底物，對大分子底物不適宜與完整菌體相比不適宜于多酶反應(yīng)，特別是需要輔助因子的反應(yīng)三、固定化酶制備必須注意維持酶的催化活性及專一性。酶與載體的結(jié)合部位不應(yīng)當(dāng)是酶的活性部位（酶活性中心的氨基酸殘基不發(fā)生變化）避免那些可能導(dǎo)致酶蛋白高級(jí)結(jié)構(gòu)破壞的條件。由于酶蛋白的高級(jí)結(jié)構(gòu)是憑借氫

5、鍵、疏水鍵和離子鍵等弱鍵維持，所以固定化時(shí)要采取盡量溫和的條件，盡可能保護(hù)好酶蛋白的活性基團(tuán)?；驹瓌t：固定化應(yīng)該有利于生產(chǎn)自動(dòng)化、連續(xù)化。載體能抗一定的機(jī)械力。固定化酶應(yīng)有最小的空間位阻。酶與載體必須結(jié)合牢固，利于固定化酶的回收及反復(fù)使用。固定化酶應(yīng)有最大的穩(wěn)定性，所選載體不與廢物、產(chǎn)物或反應(yīng)液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。固定化酶成本要低，以利于工業(yè)使用。酶的固定化方法四大類方法：吸附法（包括電吸附法）結(jié)合法（無機(jī)多孔材料）交聯(lián)法（雙功能試劑）包埋法（微膠囊法）——指通過氫鍵、疏水作用、電子親和力等物理作用，將酶吸附到固體吸附劑表面的方法。優(yōu)點(diǎn)：操作條件溫和，固定化時(shí)酶分子的構(gòu)象較少或者不變化；載體廉價(jià)

6、易得缺點(diǎn)：結(jié)合力弱，易解吸附選擇載體的原則（1）要有巨大的比表面積（2）要有活潑的表面（3）便于裝柱進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)。1.物理吸附法SMS:一種硅酸鹽載體有機(jī)載體：纖維素、骨膠原、火棉膠無機(jī)載體：氧化鉛、皂土、白土、高嶺土、多孔玻璃、硅藻土、二氧化鈦等2.結(jié)合法離子鍵結(jié)合法是指通過離子鍵將酶結(jié)合到具有離子交換基團(tuán)的非水溶性載體上的方法。陰離子交換劑：DEAE-纖維素，DEAE-葡聚糖凝膠，AmberliteIRA-93，410，900；陽離子交換劑：CM-纖維素，AmberliteCG-50，IRC-50，IR-120，Dowex-50等。使用注意：pH、離子強(qiáng)度、溫度離子結(jié)合法的操作簡單

7、，處理?xiàng)l件溫和，酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)和活性中心的氨基酸殘基不易被破壞，能得到酶活回收率較高的固定化酶。但是載體和酶的結(jié)合力比較弱，容易受緩沖液種類或pH的影響，在離子強(qiáng)度高的條件下進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，酶往往會(huì)從載體上脫落。這是酶與載體以共價(jià)鍵結(jié)合的固定化方法，是載體結(jié)合法中報(bào)道最多的方法。歸納起來有二類：將載體有關(guān)基團(tuán)活化，然后與酶有關(guān)基團(tuán)發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)。在載體上接上一個(gè)雙功能試劑，然后將酶偶聯(lián)上去。(與交聯(lián)法合用）共價(jià)結(jié)合法