固定化酶载体材料的研究进展

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1、万方数据科I技I论f坛固定化酶载体材料的研究进展科耥■阳(天津工业大学材料科学与化学工程学院，天津300160)擒要：近年来由于固定化酶技术的发展，对固定化酶栽体的研究非常活跃。对固定化酶栽体进行了分类和综述，重点介绍了天然栽体材料、合成高分子栽体材料，并对无机材料以及磁性高分子徽球进行了简单的阐述。关键词：固定化酶；栽体；研究进展固定化酶(immobilizedenzyme)技术由于具有高效、专一、反应条件温和及有利于节能减排等优点，近年来在化学、生物学、生物工程、医学等生命科学等领域的研究异常活

2、跃．并得到迅速发展和广泛的应用。在固定化酶技术中，载体材料的结构和性能对酶的活性保持及应用至关重要，因此对固定化酶载体的研究成为该领域研究的热点。就近年来固定化酶载体材料的研究及应用进行综述。l对固定化酶载体材料性能要求由于固定化酶载体材料对酶的性质影响极大．因此，对载体材料的种类和性能要求十分苛刻．总的来说，应满足以下几点：m带有能与酶发生反应的官能团；b．具有大的比表面积和多孔结构．c．不溶于水；d．机械刚性和稳定性都非常好．e．能防止微生物的降解作用。此外。还希望载体材料无毒、无污染、成本低廉

3、、来源丰富。一2常见的同定化酶载体材料目前使用和研究中的同定化酶载体材料种类繁多，按其组成可以分为天然高分子载体、合成高分子载体、无机载体以及磁性高分子微球等。2．1天然高分子载体天然多糖类化合物比较适合担当酶的载体材料，此类材料具有无毒，传质性能好和丰富易的等特点，主要有壳聚糖、海藻酸钠和淀粉等。壳聚糖(Chitosan)是由甲壳素经化学改性得到的天然多糖高分子材料。用壳聚糖作为酶固定化载体时，多以戊二醛为交联剂。据报道，用壳聚糖一妒丙烯腈为载体固定化木瓜蛋白酶，可以使酶的活力和稳定性都得到提高l

4、Il。最近．在室温下采用溶液一凝胶法聚合制得了壳聚糖一SiO：混合物，用于固定葡萄糖氧化酶翻。为了提高壳聚糖微球(M—cs)尚定化酶的分离效果，近年来也有学者通过制备磁性壳聚糖微球固定化酶，从而达到比较好的分离效果。如王斌等四利用反相总浮交联法制备磁性壳聚糖微球，并对褐海藻酸酶进行固定化研究。海藻酸是甘露糖醛酸以B—l，4键相连接的多糖类物质，从褐藻中提取的海藻酸钠盐是可溶性的，由C矿、B矿等多价金属离子可以交联成网状结构的凝胶，它是较为理想的载体。用海藻酸钠固定化酶的优点是方法较为简单，条件温和。

5、缺点在于海藻酸钙凝胶在含多价阴离子溶液以及高浓度电解质溶液中不稳定、钙离子易脱落、凝胶变软甚至溶解，而限制了它的应用。为了克服以上缺点，葛玉斌等闱用以戊二醛为交联剂的海藻酸钙固定化淀粉酶，发现固定化淀粉酶可以在很长一段时问内保持活性而且稳定性能也得到了较大的提高。淀粉广泛存在于各种植物成熟的果实中，具有可生物降解、无毒性等特点。用其作为酶的固定化载体不仅固定化方法简单、步骤少，而且对酶有一定的保护作用，易接枝，并对酶热处理一段时间后，酶的活力最大可提高40％，这为工业应用提供了一条新途径。例如。以淀

6、粉接枝丙烯腈及丙烯酰胺的两亲性高分子化合物为载体同定化糖化酶以及以多孔淀粉接枝聚合物为载体固定化纤维索醮印，该同定化酶有较好的贮存和操作稳定性，酶活性损失较小。2．2合成有机高分子载体合成有机高分子材料由于其化学、物理性能都有很大的可变性，从理论上来讲，可以担当任何一种酶的固定化载体，而且它们对微生物的腐蚀也有较强的抵抗力。例如高分子共聚物，能经受微生物和酸碱环境中化学物质的作用，有较好的机械性能，因此在固定化酶材料研究领域越来越受到研究者的青睐，DingLiang等橱制备了基于聚甲基丙烯酸盐二乙烯

7、基苯树脂载体的同定化木瓜蛋白酶。他们通过戊二醛的横向交联或重氮化合物共价结合的方法将木瓜蛋白酶固定在聚合物表面。黄家贤工作组嘴先合成具有良好生物组织相容性、不易降解且易于由肾脏排出的a、m一双端氨基聚乙醇，再与PCVA进行交联反应，得亲水性显著改善的球状载体．载体与胰蛋白酶进行偶联反应制备了固定化胰蛋白酶。该同定化酶的比活大幅提高。合成有机高分子作为酶固定化载体虽然具有许多优良的性能，但其耐热性不够理想，因此，利用有机高分子无机物复合制备出的杂化材料可以相互取长补短，是一种比较理想的载体。钱军民等唧

8、以羟乙基纤维索fHECl和四甲氧基硅烷frMOS)为原料，利用溶胶一凝胶技术，通过TMOS的水解和缩聚反应制了HEC，Si02凝胶复合物，用于葡萄糖氧化酶的固定化，研究表明，固定化酶的反应、贮存和热稳定性均有不同程度提高。2．3无机载体无机载体具有一些有机材料不具备的优点，如稳定性好、机械强度高、对微生物无毒性、不易被微生物所分解、耐酸碱、成本低、寿命长等。常见的载体材料有玻璃、硅凝胶、铝、蒙脱土等弼。无机硅藻土或多孔玻璃比有机载体更耐微生物降解、更高热稳定性和更低的