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1、第24卷第3期膜科学与技术Vo1.24No.32004年6月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYJun.2004文章编号:1007-8924(2004)03-0047-07酶的膜固定化及其应用的研究进展121313邓红涛吴健徐志康徐又一SetaPatrick(1.浙江大学高分子科学研究所;2.浙江大学化学系,杭州310027;3.LMPM,UMR5635CNRS,34293MontpellierCedex05,France)摘要:酶的膜固定化作为一种重要的生物技术已经得到了广泛的应用.文章在总结传统的酶膜固定化方法的基础上,对这一领域新的进展,如光、辐射等物
2、理技术的应用、定点固定化技术以及多酶系统共固定等作了相应的综述.此外,还对酶膜生物反应器,尤其是其在对外消旋混合物手性拆分以及污水处理方面的应用作了简要的介绍.关键词:固定化;酶;酶膜;膜反应器中图分类号:Q814.2;Q814.3;TQ028.8文献标识码:A酶作为一类重要的生物催化剂,具有催化效率1传统的固定化方法高、专一性强、反应条件温和、无污染等特点,被广泛应用于制药、环保、食品、酿造等领域.但酶在实际应1.1吸附法(adsorption)用中也存在诸多缺陷,如对热、强酸、强碱、有机溶剂吸附法是最早的酶固定化方法,世界上第一个等不够稳定,难以从反应体系中回收,污染产物并
3、给工业化的固定化酶即是DEAE-Sephadex-A25吸产物提纯造成困难,最终导致生产成本的提高等.20附的氨基酰化酶.酶和载体间的作用力可以是氢键、世纪60年代兴起的固定化酶(immobilizedenzyme)疏水键、π-电子亲和力、离子键合力等.此法操作技术为这些问题的解决提供了有效的手段,从而成简便、固定化过程温和、酶活力回收率高、载体易得为酶工程领域中最为活跃的研究方向之一.且可再生.但酶和载体的结合力较弱,酶易受外界因[3]从20世纪50年代膜分离技术进入工业化以素的影响而脱落.Arica等将脂肪酶吸附固定在甲来,经过几十年的发展,它已广泛渗透到化工、冶金、基丙烯
4、酸-2-羟乙酯(HEMA)和甲基丙烯酰胺苯环保、生物工程领域.分离膜不仅能够对气体、有机丙氨酸(MAPA)的共聚物膜上,发现酶的吸附量随物、各类生物制剂等进行有效的分离、浓缩和纯化,着膜材料中MAPA比例的增加而增加,最高可达2而且还能作为固定化酶的载体,实现酶的膜固定化.135μg/cm,重复地进行吸附和脱附,酶的吸附量损固定化酶膜能够将酶的催化特性和膜的优良分离性失较少.能有机地结合起来,从而构成酶膜生物反应器(en21.2凝胶化法(gelification)zyme-membranebioreactor).此外,利用具有分子用特定的超滤膜超滤酶的溶液,由于酶分子不识别功能
5、的酶膜制成的膜生物传感器,以及药物控能透过膜而在膜表面沉积,当膜-液两相界面处酶制释放等其它一些技术都为固定化酶膜创造了广泛蛋白的浓度达到凝胶化浓度时,酶便以一薄凝胶层[4]的应用空间.酶的膜固定化技术已成为研究的热的形式固定在膜的表面.Pronk将脂肪酶溶液超[1,2]点.滤,借助浓差极化在纤维素膜表面形成了脂肪酶凝收稿日期:2002-08-26;修改稿收到日期:2002-12-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(50273032)作者简介:邓红涛(1970-),男,湖北省武汉市人,博士生,从事生物功能分离膜材料的研究.3通讯联系人,E-mail:xuzk@ipsm.zj
6、u.edu.cn·48·膜科学与技术第24卷胶层.该法固定的脂肪酶由于处于微细环境中,稳定的侧链基团之间不能直接发生反应,因而需要先利性高,有效地保留了酶的活性和专一性.此外,由于用接枝共聚等手段对膜材料表面进行活化,引入反胶层中酶的浓度较高,因而催化反应的转化率较高.应活性基团,使之与酶分子作用.根据载体的反应活1.3包埋法(entrapment)性基团与酶的侧链基团共价结合反应的性质,可将包埋法是指用物理作用将酶分子限定在载体的共价结合法分为以下几类:一定空间内,从而实现酶固定化的方法.可以在膜的1.5.1重氮法重氮法适用于表面带芳香氨基的制备过程中,将酶以一定比例混入铸膜
7、液中,利用相膜材料.膜表面经稀盐酸和亚硝酸钠处理,成为重氮转化法制成多孔膜,从而将酶包埋于膜的聚合物基盐化合物,再与酶分子中的酚基、咪唑基等发生偶联[8]质中.该法中所使用的酶需要能够经受得住铸膜工反应,制成固定化酶膜.最近,El-Masry利用甲基艺中温度及有机溶剂的影响,因而对于嗜热酶较为丙烯酸缩水甘油酯在尼龙膜表面接枝共聚,再与对[5]有利.此外,也可通过过滤,将酶包埋于不对称亲苯二胺作用,引入芳氨基,用重氮化法将β-半乳糖水膜和对称疏水膜的多孔层内.包埋法制备方法简苷酶进行了固定化.
