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1、........酶工程技术在环境保护中的应用摘要：酶是重要的生物催化剂，具有专一性强、催化效率高、无污染、反应条件温和等特点，研究和应用显示了酶在环境污染治理中有着广阔的应用前景。综述了酶的固定化技术，包括酶的固定化方法、选择与比较等；膜式酶生物反应器的基本概念和利弊、及其应用；以及酶在污染治理中的研究和应用,其中包括水净化、环境监测、白色污染的治理和有机废水的酶处理等方面。酶在环境污染治理中的研究和应用显示了生物工程在环境污染治理和生物修复上有着广阔的应用前景。关键词：酶固定技术；酶反应器；环境保护；应用1酶的固定化1.1酶固定
2、化的方法酶的固定化方法主要有四种:包埋法(entrapment)、吸附法(adsorption)、共价法(covalentblinding)、交联法(crosslinking)。1.1.1包埋法包埋固定化法是把酶定位于聚合物材料的格子结构或微胶囊结构中。这样可以防止酶蛋白释放,但是底物仍能渗人格子内与酶相接触.此法较为简便，酶分子仅仅是被包埋起来,生物活性破坏少,但此法对大分子底物不适用。(l)凝胶包埋。凝胶包埋法是将酶包埋在交联的水不溶性凝胶的空隙中的方法.交联聚丙烯酞胺凝胶包埋法是首先被采用的包埋技术。.专业学习资料.....
3、....(2)微胶囊包埋。将酶包埋于半透性聚合体膜内,形成直径为1-100um的微囊。这种固定化酶是以物理方法包埋在膜内的只要底物和产物分子大小能够通过半透膜底物和产物分子就能够以自由扩散的方式通过膜。1.1.2吸附法吸附固定是最简单的方法,酶与载体之间的亲和力是范德华力、离子键和氢键。此方法又可分为物理吸附法和离子吸附法：（l)物理吸附法使用对蛋白质具有高度吸附能力的非水溶性载体,如活性碳、几丁质:“多孔玻璃二”等作为吸附剂将酶吸附到表面上使酶固定化这种方法操作简单,反应条件温和,载体可反复使用,但结合不牢固,酶易脱落。(2)离
4、子吸附法。利用酶蛋白在解离状态下可用电荷引力而固着于带有与酶蛋白电荷相异的离子交换剂(水不溶性载体)上的固定化方法。此法操作简单,固定较为牢固,在工业上用途颇广。1.1.3共价法酶蛋白分子上的官能团和固相支持物表面上的反应基团之间形成共价键连接的方法。其优点是酶与载体之间的连接很牢固,稳定性好,但反应条件激烈,操作复杂,控制条件苛刻。目前,已建立的方法包括:(l)重氮法。这是共价键法中使用最多的一种如下式所示,将具有氨基的不溶性载体,以稀盐酸和亚硝酸钠处理，成为重氮化物,再与酶分子偶联酶蛋白中的游离氨基,组氨酸中的咪哇基,酪氨酸中
5、的酚基,可与其结合R一NHZ一〔R一N三N]Cl-1一十[酶〕一R一N二N一[酶](2)肤键法。此法是将有功能基团的载体与酶白中赖氨酸的:一氨基或N.专业学习资料.........末端的。一氨基作用形成肤键成为固定化酶。(3)基化法和芳基化法。以卤素为功能基团的载体与酶蛋白的氨基或琉基发生烷基化或芳基化反应形成固定化酶。1.1.4交联法使酶与带两个以上的多官能团试剂进行交联反应,生成不溶于水的二维交联聚集体,交联形成的固定化酶称为交联酶。与共价结合法一样,都是靠化学结合的方法使酶固定化。其区别在于交联法使用了交联剂常用的交联剂有戊
6、醛:蹂酸。单用戊二醛交联得到固定化酶的方法很少单独使用。将此法与吸附法或包埋法联合使用可以达到良好的加固效果例如:先用几丁质吸附,再用戊二醛交联等。1.2酶固定化的选择与比较虽然发展了许多固定化技术,并用于多种酶,但现在还没有一种能适合所有应用和所有酶的全能方法。因为各种酶的化学特性和组成差别很大,底物和产物性质不同,产物的用途也不一样。因此,对固定化酶的每一种应用来说必须找到既简便又廉价的方法，并且要在给出产品的同时很好地保留酶活性,还要有高的工作稳定性。各类固定化方法的特点比较:比较项目吸附法结合法交联法包埋法物理化学方法分类
7、物理吸附化学共价键结合物理离子键结合化学键连接物理包埋制备难易易难易较难较难固定化程度弱强中等强强.专业学习资料.........活力回收率较高低高中等高载体再生可能不可能可能不可能不可能费用低高低中等低底物专一性不变可变不变可变不变适用性酶源多较广广泛较广小分子底物、药用酶2酶反应器在选择酶反应器的时候,一般应考虑以下几个方面:酶的应用形式、底物的物理性质、酶反应动力学、酶的稳定性、操作要求、应用的可塑性等。最简单的酶反应器为分批式反应器,只需要加入固定化酶,使之悬浮于搅拌罐中,而不需要支持性装置。另一种酶反应器是连续流反应器,
8、可将粉状、块状固定化酶制成酶柱使用,通人底物溶液,产物便可连续流出。这种反应的速度决定于搅拌速度,对于固定化酶来说,反应结束后只需离心或过滤,便可从中分离出酶。这种反应器适各种反应,设备成本低，但固定化酶在回收过程中易损失,因此工业规模应用较少,对
