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1、固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)王海磊河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院AEM室2.酶在應(yīng)用中受到的限制因素：1.酶作為:生物催化劑的優(yōu)點(diǎn)①穩(wěn)定性差，易失活②反應(yīng)速度隨時(shí)間減慢（3分鐘內(nèi)吸光度的變化）③回收困難（淀粉酶水解廢棄淀粉）④經(jīng)濟(jì)上不合算：多不能重復(fù)使用。⑤一些酶價(jià)格昂貴（漆酶用于木板粘合）①反應(yīng)專一性強(qiáng)。②催化效率高（比一般催化劑高107-1013倍）。③反應(yīng)條件溫和（常溫常壓）。（1）人工合成酶：應(yīng)用化學(xué)合成法合成具有像酶那樣活性的催化劑。這是有機(jī)合成和聚合化學(xué)中的最新技術(shù)。但距實(shí)際應(yīng)用還有很大距離。（2）酶的人工“改性”、“修飾”：酶和
2、細(xì)胞固定化是其中的一類。其它如基因工程、化學(xué)修飾等方法。3.克服上述限制性因素的途徑：難得的報(bào)道：人工合成脂肪酶獲得成功隨著生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人類對環(huán)境逐步認(rèn)識，酶的廣泛用途越來越得到人類的重視，尤其脂肪酶，在日化洗滌劑領(lǐng)域、醫(yī)藥美容領(lǐng)域、能源領(lǐng)域生物柴油生產(chǎn)中顯得無可替代的優(yōu)勢。一般脂肪酶生產(chǎn)主要來源于發(fā)酵微生物生產(chǎn)法獲得，產(chǎn)量受到限制，成本較高，很難滿足工業(yè)需求。關(guān)于人工合成脂肪酶在中國乃至世界未曾有過相關(guān)報(bào)道。 經(jīng)過不懈努力，我公司通過人工合成的手段獲得成功，實(shí)屬國際首例。經(jīng)檢驗(yàn)它不僅具備生物酶的通性，具有生物酶的全效功能，而且
3、其催化性能、環(huán)境要求、毒化耐性各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通生物酶。生產(chǎn)成本不足普通酶的三分之一，而且不受產(chǎn)量的局限，可大規(guī)模投入生產(chǎn)。石家莊市華北聯(lián)化科技有限公司第一節(jié)固定化酶（ImmobilizedEnzyme）一、發(fā)展概況(1)1916，Nelson和Griffin發(fā)現(xiàn)蔗糖酶結(jié)合于骨炭末上仍具有活力，但未引起人們重視。(2)1950前，研究不多，不超過10篇相關(guān)論文。有目的開展固定化研究始于50年代。1953，Grubhofer和Schloith將聚氨基聚苯乙烯樹脂重氮化后與淀粉酶、蛋白酶結(jié)合——最早固定化酶(3)60年代進(jìn)展較快：固定
4、化酶投入工業(yè)化生產(chǎn)。(4)70年代為快速發(fā)展時(shí)期。固定化酶：連接于某種載體上或者限制在一定空間范圍內(nèi)、能連續(xù)使用的酶。二、制備固定化酶的原則1、保持酶原有專一性、高效催化能力和常溫常壓下起催化反應(yīng)的特點(diǎn)。制備盡可能在溫和條件下進(jìn)行（低溫、最適pH、水溶液中）。2、能回收、貯藏和反復(fù)使用－酶和載體結(jié)合牢固性問題。3、有一定機(jī)械強(qiáng)度，以利于機(jī)械化、自動(dòng)化操作。4、酶與載體結(jié)合部位應(yīng)避開活性中心及與維持酶高級結(jié)構(gòu)有關(guān)的基團(tuán)。且在制備過程盡可能保護(hù)這些基團(tuán)。5、最小的空間位阻：載體盡可能地不阻礙與底物的接近。6、穩(wěn)定性：載體不與底物、產(chǎn)物和
5、反應(yīng)液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。7、易與產(chǎn)物分離，便于回收和重復(fù)使用。8、盡量降低成本。三、固定化酶的制備方法物理法:吸附法、包埋法化學(xué)法:交聯(lián)法、化學(xué)共價(jià)法綜合法:逆膠束包囊法（一）吸附法采用固體吸附劑將酶吸附在它的表面使之固定的方法。（1）無機(jī)吸附載體：礦物質(zhì)和其它無機(jī)載體。高嶺土：胰凝乳蛋白酶皂土：過氧化氫酶、核糖核酸酶氧化鋁：葡萄糖氧化酶二氧化硅（覆蓋卵磷脂/腦磷脂）：酸性磷酸酯酶、磷酸葡萄糖變位酶。不銹鋼：直徑100-200粒子，以氧化鈦處理，可吸附β-半乳糖苷酶（17mg/g載體）。1、載體類型9高嶺土性質(zhì)：良好粘結(jié)性粒度和細(xì)度較強(qiáng)
6、結(jié)合能力離子吸附性及交換性瓷土，現(xiàn)在世界上都把它叫做“高嶺土”，在很久很久以前，高嶺村有一家姓盛的窮苦夫妻，日子苦得就像黃連一樣。盛家夫妻心地卻特別善良。有一年冬天，天氣寒冷，屋檐下躺著個(gè)白發(fā)蒼蒼的老公公，盛家妻子端來了一碗熱開水，送到那老公公跟前，請他喝下暖暖身子。妻子借來米，男人生火熬粥，一會(huì)兒工夫，一大碗香噴噴，熱騰騰的米粥端到了老公公的面前。老公公見了，也不客氣，一口氣就把粥喝了下去。我沒有什么好報(bào)答你們，我走后，可到村后東南面的松山頂上一口氣挖它個(gè)九九八十一鋤，老公公早已不見蹤影。軟乎乎得就像糯米粉一樣：“松山頂上的石頭，
7、可以拿來做瓷器，做成的瓷器能跟玉器一樣的值錢哩！”將挖起的土石做成一個(gè)個(gè)碗和杯的坯子來，放進(jìn)窯里一燒，果然個(gè)個(gè)晶瑩潔白，真象玉器一樣。從此，高嶺村的窮人們在盛家夫妻的帶領(lǐng)下，改行挖土建窯燒瓷器了。松山因地處高嶺，就改名叫高嶺山，山上的瓷土，就叫做高嶺土了。10皂土：膨潤土、火山黏土。皂土是由天然膨潤土精制而成的無機(jī)礦物凝膠。膨潤土一般是指主要由蒙脫土組成的一種黏土巖。皂土的主要有效成分即為蒙脫土，含量大約90%。蒙脫石是由兩個(gè)硅氧四面體夾一層鋁氧八面體膨潤土組成的2:1型晶體結(jié)構(gòu)，由于蒙脫石晶胞形成的層狀結(jié)構(gòu)存在某些陽離子如Cu、M
8、g、Na、K等,且這些陽離子與蒙脫石晶胞的作用很不牢固，易被其它陽離子交換，故具有較好的離子交換性。（2）有機(jī)吸附載體纖維素粉：糖苷水解酶火棉膠：木瓜蛋白酶、堿性磷酸酯酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（70mg酶蛋白/cm2）)（3）離子交
