食品酶学教学ppt课件

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1、第4章固定化酶和固定化细胞主要内容4.1固定化酶的定义与优点4.2酶固定化技术发展史4.3固定化酶的制备方法（重点）4.4固定化酶的特性（重点）4.5固定化活细胞4.6酶催化反应器及其类型4.1固定化酶的定义与优点固定化酶(immobilizedenzyme)，是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。重要固定化酶的优点：（1）同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用；（2）固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同时也省去了热处理使酶失活的步骤；（3）稳定性显著提高；（4）可长期使用，并可预测衰变的速度；（5）提供了研究酶动力学的良好

2、模型。重要1916年，Nelson和Griffin用吸附法实现了酶的固定化：将蔗糖酶吸附在骨炭粉上，发现吸附以后酶不溶于水而且具有和液体酶同样的活性。4.2酶固定化技术发展史1953年Grubhofer和Schleith将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然后将淀粉酶、羧肽酶、胃蛋白酶和核糖核酸酶等酶与这种载体结合，制成了固定化酶。1969年，日本的千畑一郎等将固定化氨基酰化酶应用于DL-氨基酸的光学拆分上，来生产L-氨基酸，开创了固定化酶应用于工业生产的先例。20世纪60年代后期对酶的固定化研究，称为水不溶酶（waterinsolubleenzyme）和固相酶（so

3、lidphaseenzyme）。1971年召开的第一届国际酶工程会议上，建议采用统一的英文名称ImmobilizedEnzyme。1973年，日本的千畑一郎等使用固定化大肠杆菌菌体中的天冬氨酸酶，由反丁烯二酸连续生产L-天冬氨酸，将固定化微生物细胞首次应用于工业生产。1978年，日本的铃木等用固定化枯草杆菌生产α-淀粉酶，开始了用固定化细胞进行酶的生产先例。1986年，我国科学家利用固定化原生质体发酵生产碱性磷酸酶和葡萄糖氧化酶等相继获得成功。α固定化酶应遵循以下几个原则：（1）必须注意维持酶的构象，特别是活性中心的构象。（2）酶与载体必须有一定的结合程度。

4、（3）固定化酶应有最小的空间位阻。（4）固定化应有利于自动化、机械化操作。（5）固定化酶应有最大的稳定性。（6）固定化酶的成本适中。4.3固定化酶的制备方法酶的固定化主要方法：吸附法、包埋法、共价键结合法和交联法。吸附法和共价键结合法又可统称为载体结合法。重要4.3.1吸附法（adsorption）定义：通过载体表面和酶分子表面间的次级键相互作用而达到固定目的的方法，是固定化中最简单的方法。酶与载体之间的亲和力是范德华力、疏水相互作用、离子键和氢键等。吸附法又可分为物理吸附法和离子吸附法。重要定义：通过物理方法将酶直接吸附在水不溶性载体表面上而使酶固定化的方

5、法。载体：有机载体：纤维素、胶原、淀粉及面筋等；无机载体：活性炭、氧化铝、皂土、多孔玻璃、硅胶、二氧化钛、羟基磷灰石等。（1）物理吸附法(physicaladsorption)重要优点：操作简单、价廉；条件温和；载体可反复使用；酶与载体结合后，活性部位及空间构象变化不大，固定化酶活力较高。缺点：由于靠物理吸附作用，酶和载体结合不牢固，在使用过程中容易脱落。常与交联法结合使用。重要定义：将酶与含有离子交换基团的水不溶性载体以静电作用力相结合的固定化方法，即通过离子键使酶与载体相结合的固定化方法。载体：离子交换剂。阴离子交换剂：二乙氨基乙基(DEAE)-纤维素、

6、混合胺类(ECTEOLA)-纤维素、四乙氨基乙基(TEAE)-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶等；阳离子交换剂：羧甲基(CM)-纤维素、纤维素柠檬酸盐、AmberliteCG-50、IRC-50、IR-200、Dowex-50等。（2）离子吸附法(ionadsorption)重要优点：操作简便、条件温和、酶活力不易丧失等。此外，吸附过程同时可以纯化酶。缺点：酶与载体的结合不够牢固，易受环境因素如pH、离子强度、底物浓度等影响。重要4.3.2包埋法（entrapment）定义：将酶包埋在高聚物的细微凝胶网格中或高分子半透膜内的固定化方法。前者又称为凝胶包埋法，酶被

7、包埋成网格型；后者又称为微胶囊包埋法，酶被包埋成微胶囊型。重要（1）凝胶包埋法载体：天然凝胶：海藻酸钠凝胶、角叉菜胶、明胶、琼脂凝胶、卡拉胶等合成凝胶或树脂：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和光交联树脂等。（2）微胶囊包埋法微胶囊材料：聚酰胺、火棉胶、醋酸纤维素重要优点：方法简单；防止酶渗出；酶回收率高。缺点：只适用于小分子底物和产物的酶；高聚物网格或半透性膜对小分子物质扩散的阻力可能导致固定化酶的动力学行为改变和活力的降低。包埋法优缺点重要4.3.3共价键结合法(covalentbinding）定义：将酶与聚合物载体以共价键结合的固定化方法。酶蛋白上的功能基团：（1）

8、酶蛋白N末端的α-氨基或赖氨酸残基的ε-氨基。（2）