酶固定化及应用研究进展

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1、2010年第12卷第6期巢湖学院学报No．6．,Vol．12．2010总第105期JournalofChaohuCollegeGeneralSerialNo．105酶固定化及应用研究进展薛建跃（巢湖学院化学与材料科学系，安徽巢湖238000）摘要：本文主要从酶生物催化剂固定化载体、固定化方法等方面介绍了固定化酶的研究进展情况，并从其在医药、食品、环保、能源等方面的新应用出发，综述了固定化酶在新领域中的应用，展望了酶固定化研究的发展前景，指出了今后酶固定化研究的主要方向是多酶固定化及制备高活性、高负载、高稳定性的固定化酶。关键字：酶固定化；微波辅助固定化；交联酶聚集体；仿生固定化

2、中图分类号：Q814.2文献标识码：A文章编号：1672－2868（2010）06－0082－07传统的酶固定化技术虽在一定程度上可以了MCM-41系列介孔分子筛以来，[5]介孔材料在增强生物催化剂的稳定性，但增强幅度有待进一酶生物催化剂固定化方面的研究和应用日益受步提高，并且传统固定化过程中，生物催化剂酶到人们的重视，[6]孔道的结构和尺寸对酶活力及催化活力通常损失严重，如何通过固定化获得合稳定性有着明显的影响，[7-8]合适的孔道中酶固定适的生物催化剂一直为化学家和生物学家所关化后其活力提高到游离酶的2倍，[9]且三维及大注。[1-3]孔道有利于固定化与催化过程中酶蛋白和底

3、物、在酶生物催化剂的固定化研究中，目前不产物的传输，从而能提高酶的固定化和催化效断地有新的载体和技术引入，[4]如：无载体固定果。[10-11]化、微波辅助的固定化、阳光照射辅助固定化等目前，大孔道、高比表面和孔容的新型介孔等，且固定化生物催化剂的应用也越来越广泛材料不断被引入酶固定化领域，[12-13]因为大孔道、地应用于生物医药、环境保护、化学工业、食品高比表面、高孔容的介孔材料中酶的负载量大工业、医疗领域等，本文将从酶生物催化剂固定[14]负载量高达（图1），且酶的负载能快速完成，化载体、固定化方法和技术及固定化酶的应用[15]王安明等人[11]通过运用微波辐射加快580

4、mg/g。等几个方面出发，归纳和综述这些方面近年来物质传输原理，将微波技术引入酶在介孔中的固的研究进展。定化过程，利用微波辐射进一步促进酶蛋白在孔1酶固定化过程中的新载体道中传输，在介孔泡沫硅（MesocellularSilica1.1介孔材料Foams，MCFs）固定化木瓜蛋白酶的过程中，使得自从1992年美国Mobile公司首次合成出酶负载量达到984.1mg/g。该高负载的固定化酶收稿日期：2010－08-06基金项目：安徽省教育厅自然科学基金项目（项目编号：KJ2009B230Z），巢湖学院科研启动项目作者简介：薛建跃（1963－），女，安徽无为人。副教授，研究方向：绿

5、色化学与生物催化。82的制备将有利于其在在工业中的推广和应用，高过程中省去了冗长的蛋白质纯化过程。雷重礼负载的固定化酶一方面能有利于提高生产效率等[23]通过PEI包埋修饰磁性颗粒，再将胶原酶共及时间、空间的利用率，另一方面通过补充高负价固定化于其表面，发现随着磁性载体表面PEI载量的固定化酶，无须延长批次反应的时间。[16]层数的递增，固定化酶的稳定性越来越好。Kim等人[24]将酶蛋白与磁性纳米粒子共同组装进介孔材料的孔道中，再通过戊二醛将酶蛋白交联制得磁性介孔材料内的交联酶聚集体（MagnetiteCrosslinkedEnzymeAggregates，M-CLEAs），

6、该固定化催化剂在催化过程中表现出极佳的稳定性，且因具有磁性而能方便地实现固液分离。1.4尼龙材料及棉布[25]精巧地将尼龙布载体引入酶的固Teke等定化过程中，首先是在紫外辐射下借助苯甲酮引图1棒状SBA-15相对于传统SBA-15的超强酶固定化发尼龙纤维膜的活化，再通过甲基丙烯酸缩水甘能力油酯接枝，实现纤维膜的功能化，最后将脲酶共价连接于其表面，从而在催化过程中能很方便地1.2纳米管实现固定化酶与产物的分离。[17]Tsang等人利用高分辨率电子投射显微镜Isgrove等[26]利用戊二醛活化尼龙薄膜，然后（HRTEM）清晰地观察到碳纳米管道中的酶蛋再将酶共价固定化到膜表面，

7、通过NaBH4处理不白，通过活力研究表明管道中的酶蛋白活性未见饱和的C=N双键，以进一步稳定连接到膜表面明显变化。Davis等人[18]将青霉素酰化酶固定化吸的酶，同时运用不同的连接臂，发现PEI最适于附固定化于碳纳米管中，发现纳米管的内表面与稳定酶蛋白。Ibrahim[27]等将淀粉酶、漆酶等固定酶蛋白之间存在着强烈的作用，从而使得管内到酯交联和Cu2+鳌合的棉布表面，并充分地研究酶蛋白结构稳定且保留相当的催化活力。Jung等了该固定化酶的抗菌活性，结果发现棉布表面的人[19]先是将多壁碳