酶的固定化技术及其应用综述

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1、酶的固定化技术及其应用曾鸿雁(西南科技大学，四川，绵阳)摘要:随着工业生物技术和酶工程的不断发展，酶在各个领域的广泛应用，对酶的要求也越来越严格。本文针对目前酶工程技术之一酶的固定化，对酶的固定化技术及其展望做一综述。关键词：酶，固定化，技术ImmobilizationofEnzymeAnditsApplicationsAbstract:withthecontinuousdevelopmentofbiotechnologyindustrialandenzymeengineering,enzymearewidelyusedin

2、variousfieldsandtherequirementstoenzymesalsobecomemoreandmorestringent.Thisarticleistoreviewtheenzymeimmobilization,whichisoneofthecurrentenzymeengineeringtechnologiesKeywords:enzyme,immobilization,technology一、引言酶是一类具有生物催化性质的高分子物质，其催化性具有专一性强、催化效率高和作用脚尖温和等特点。但是在实际工业

3、生产中，由于实际环境因素，应用酶的过程出现了一些不足之处：①酶的催化效率不高。人们在使用酶的过程中，往往要求酶的催化效率要足够高，以加快反应速度，提高劳动牛产率，然而实际上很多酶的催化效率不够高而难于满足人们的使用要求。②酶的稳定性较差。大多数酶稳定性较差，在高温、强酸、强碱和重金属离子等外界因素的影响下，都容易变形失活。③酶的一次性使用。酶一般是在溶液中与底物反应，这样酶在反应系统中，与底物和产物混合在一起，反应结束后，即使酶仍有很高的活力，也难于回收利用。这种一次性使用酶的方式，不仅使生产成本提高，而且也难于连续生产。④

4、产物的分离纯化比较困难。酶反应后成为杂志与产物混在一起，无疑给产物的进一步分离纯化带来一定的困难。为此，人们开始针对酶的这些不足寻求改善方法，方法之一就是酶的固定化。固定化酶是20世纪60年代开始发展起来的一项新技术。最初主要是将水溶性酶与不溶性载体结合起来，成为不溶于水的酶的衍牛物，所以曾称为“水不溶酶”和“固相酶”。但后来发现也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中，高分子底物与酶在超滤膜一边，而反应产物可以透过膜逸岀，在这种情况下，酶本身仍是可溶的。因此，用水不溶酶和固相酶的名称就不恰当了。在1971年第一届国际酶工程会

5、议上，正式建议采用“固定化酶”(immobilizedenzyme)的名称。所谓固定化酶是指固定在一定载体上并有一定的空间范围内进行催化反应的酶。固定化酶既保持了酶的催化特性，又克服了游离酶的不足之处，具有提高酶的催化效率、增加稳定性、可反复或连续使用以及易于和反应物分开的显著优点。二、酶的固定化技术釆用各种方法，将酶固定在水不溶性的载体上，制备成固定化酶的过程成为酶的固定化(enzymeimmobilization)^酶的固定化方法很多，一般有吸附法、包埋法、结合法、交联法和热处理法。包埠法交联法共价法吸附法图1醉的固定化

6、方法1>吸附法吸附法是指利用各种I占I体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上，而使酶同定化的一种方法。吸附法又可以分为物理吸附法和离子交换吸附法二种。物理吸附法指通过氢键、疏水作用和n电子亲和力等物理作用，将酶固定于水不溶载体上。从而制成固定化酶。其常用的载体有①有机载体。纤维素、骨胶原、火棉胶及面筋、淀粉等。②无机载体。氧化铅、藻土、白土、高岭土、多孔玻璃和二氧化钛等。这种方法操作简单，反应条件温和，载体可反复使用，但结合不牢固，酶易脱落。离子交换吸附法是将酶与含有离子交换基的水不溶载体相结合而达到固定化的一种方法。常用的载

7、体有①阴离子交换剂。如二乙基氨基乙基■纤维素、混合胺类-纤维素、乙氨基乙基(TEAE)-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶、AmberliteIRA—93、410、900等。②阳离子交换剂基。如竣甲基(CM)-纤维素、纤维素柠檬酸盐、AmberliteCG50>IRC-50、IR-200、Dowex-50等。离子交换吸附的酶吸附较牢，在工业上颇有广泛的用途。吸附法的不足之处在于酶量的选择全凭经验，pH值、离子强度、温度、时间的选择对每一种酶和载体都不同，酶和载体Z间结合力不强而导致催化活性的丧失和玷污反应产物等。因此其应用受到限制

8、，一般的科研人员都将此法于其他方法联用。2、包埋法将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中，使酶固定化的方法称包埋法。包埋法乂分为凝胶包埋法和微囊化法…。凝胶包埋法是将个别酶分子包在高聚物格子中，可以将块状聚合形成的凝胶切成小块，也可以直接包埋在珠状聚合物中，后者可以使I古I定化酶机械强度提高1