酶耦合的研究进展讲解
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Godevargova T 等分别用几种物质修饰膜，并共价结合尿素酶， 发现经硫酸羟氨和硫酸肼修饰的膜固定化酶活力较高，70 C下，可能 是用这两种方法修饰，酶分子和带电膜之间的间隔较大，酶不易受到 带电离子的影响，反应4 h后，游离酶完全失活，而固定化酶仍保持 80 % 的活力。
Hung Tien- Chieh 等介绍了以壳聚糖为载体固定化脂肪酶的方法， 首先用碳化二亚胺激活壳聚糖上的羟基，使酶共价结合到羟基上，再 通过戊二醛在壳聚糖的氨基上交联更多的酶，该固定化方法又称“二 元固定化法”。
共价结合- 交联法也存在一些缺点，如操作比较复杂，需要对载 体进行修饰和活化，酶和载体结合过程中反应激烈，容易造成酶失活， 如 Leontievsky A A等在研究中发现，用共价结合- 交联法固定化漆 酶，虽然能够维持原有酶活力33 天，但造成的酶活力损失可达50 %。
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（3）包埋固定化与其他方法的耦合
包埋法是固定化酶比较方便的方法，条件温和，基本上不会改变 酶的结构，细胞也不容易脱落，但主要存在机械强度差、酶易泄漏和 传质阻力较大。耦合固定化技术能够很好地解决这两个问题，
王康等用海藻酸钠和壳聚糖固定化脂肪酶，将其应用于有机相的 反应，提高固定化酶的包埋率和稳定性，并且由于壳聚糖具有一定的 疏水特性，这有利于疏水底物向酶分子周围的扩散，
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二、酶耦合的定义
耦合：
指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧 密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象； 概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量 度。其一般用在通讯、软件等工程方面。
酶耦合：
狭义上是指将两种或两种以上的酶通过固定化技术或其他方法进 行联合应用，或一种酶与另一种非酶物质的联合应用，以改变单酶催 化低效率问题，同时增加其他反应功能，以提高反应作用，而广义上 还包括酶和化学、发酵的联合以简化工艺、酶的不同固定化技术之间 的耦合以解决酶和载体结合不牢固，容易脱落等问题的一种技术。
絮凝- 包埋法的耦合能够较好地解决絮凝固定化方法，但机械强 度不好，酶在包埋介质中容易发生泄露。
絮凝- 交联、絮凝- 微囊法能够有效地提高固定化载体的机械强度
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（5）膜固定化与其他方法的耦合
膜固定化法又称酶截留法，，是将酶限制在一定的范围内来实现 固定化。膜固定化的方法可分为游离态和固定化态两种方式。固定化 式比较有利于反应器的控制，产品的分离纯化，反应器型式的选择。 能与膜耦合的传统固定化技术有吸附法、共价偶联法、絮凝法等，
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政治背景
国家在十二五规划文件中的有关中国生物技术核心关键技术方面提 出要大力开展多酶耦合、酶与化学耦合、酶与发酵耦合等关键技术研 究，建立具有自主知识产权、成本低、可工业化生产的生物催化工程 技术，提高我国工业酶开发和应用水平。（中商情报网 ，十二五期 间中国生物技术核心关键技术发展重点）
Tanriseven Aziz 等将葡萄糖淀粉酶吸附在凝胶化的玉米淀粉颗 粒上，再用海藻糖包埋，解决了酶泄漏的问题，
利用两种或两种以上胶体耦合包埋技术能解决单一凝胶包埋机械 强度不好或不易成型的问题，如，周爱梅等发现明胶和卡拉胶具有协 同作用，它们之间的耦合能够降低明胶的使用量，并提高机械强度。
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邱广亮等研究了磁性载体的吸附- 交联法固定酶的方法，磁性载 体具有两亲性，适用于水相和有机相系统，并可通过简单的磁场作用 力实现酶的回收。戊二醛交联增强了磁性载体的耐热、酸、碱性，同 时存储稳定性和操作稳定性也有所增强。
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（2）共价结合-交联
共价结合法一般通过载体表面的基团与酶表面的基团Biblioteka Baidu：氨基、 羧基、巯基等相互作用实现固定化，结合比较牢固，基团之间有很强 的选择性，
酶耦合的研究进展
内容
酶耦合的研究背景 酶耦合的定义 酶耦合的分类 酶耦合的应用研究进展
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一、酶耦合的研究背景
酶应用的发展背景
自从人类发现酶具有高效的催化活性以来，就不断的研究酶的结 构、作用机理、并试图进一步对酶进行改善以获得更高的催化活性， 其中的技术包括酶的修饰、酶的定向进化、甚至是人工合成所需酶类， 而酶的固定化也由此而因应而生。但这些技术只仅仅集中于单个酶分 子的基础上，并且在运用上也不断暴露一些问题，因此有得学者逐渐 开始着眼于酶耦合技术方面上，起初研究是有关酶固定化技术的耦合， 而最近人们也开始尝试将两种或两种以上的酶耦合进行催化，另外有 得学者将酶耦合的概念延伸，将酶与化学、酶与发酵等进行耦合应用， 拓展了酶耦合的应用范围，酶耦合概念的提出和应用不仅解决了单酶 催化的一些局限性问题，更在手性分子的拆分，生物转化的应用领域 上取得良好进展，同时也简化了生产工序，提高了生产效率。
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三、酶耦合的分类
酶固定化技术的耦合 （1）吸附- 交联
吸附载体富含氨基或羟基，酶通过物理吸附或离子吸附作用与 载体结合，结合力比较弱，在高离子强度和高p H值下，容易解析造 成酶的泄漏，一般不单独使用。吸附- 交联法是目前使用较多的耦合 方法。
Vemuri G 等研究发现蛋壳吸附，戊二醛交联固定化脂肪酶的方 法机械强度好，能够抵挡较强的剪切力，比海藻酸包埋法更适合于催 化搅拌罐中的油脂反应，能重复使用8 批次。吸附介质和一些添加剂 对酶有保护作用，能够降低交联的激烈程度.
（4）絮凝固定化与其他方法的耦合
1977 年，Long Margarete 等提出絮凝固定化技术，用絮凝剂 对细胞进行处理，将得到的絮团经离心、过滤、压缩、干燥等工艺， 得到粒径统一的固定化细胞颗粒。絮凝固定化具有条件温和，酶活回 收率高的优点，单一絮凝固定化的方法避免了将细胞从发酵液中分离 的步骤，但操作过程也很复杂。如果絮凝- 吸附法将从发酵液（酶液） 絮凝出的酶直接吸附到介质上，可简化絮凝固定化的操作工序，并增 加固定化酶的稳定性。Nivedita kamat h 等利用多聚电介质的絮凝能 力将尿素降解细胞吸附在棉布介质上降解尿素，大大降低了传统高压 分解釜分解尿素的费用，并适用于连续的操作。
Hung Tien- Chieh 等介绍了以壳聚糖为载体固定化脂肪酶的方法， 首先用碳化二亚胺激活壳聚糖上的羟基，使酶共价结合到羟基上，再 通过戊二醛在壳聚糖的氨基上交联更多的酶，该固定化方法又称“二 元固定化法”。
共价结合- 交联法也存在一些缺点，如操作比较复杂，需要对载 体进行修饰和活化，酶和载体结合过程中反应激烈，容易造成酶失活， 如 Leontievsky A A等在研究中发现，用共价结合- 交联法固定化漆 酶，虽然能够维持原有酶活力33 天，但造成的酶活力损失可达50 %。
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（3）包埋固定化与其他方法的耦合
包埋法是固定化酶比较方便的方法，条件温和，基本上不会改变 酶的结构，细胞也不容易脱落，但主要存在机械强度差、酶易泄漏和 传质阻力较大。耦合固定化技术能够很好地解决这两个问题，
王康等用海藻酸钠和壳聚糖固定化脂肪酶，将其应用于有机相的 反应，提高固定化酶的包埋率和稳定性，并且由于壳聚糖具有一定的 疏水特性，这有利于疏水底物向酶分子周围的扩散，
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二、酶耦合的定义
耦合：
指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧 密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象； 概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量 度。其一般用在通讯、软件等工程方面。
酶耦合：
狭义上是指将两种或两种以上的酶通过固定化技术或其他方法进 行联合应用，或一种酶与另一种非酶物质的联合应用，以改变单酶催 化低效率问题，同时增加其他反应功能，以提高反应作用，而广义上 还包括酶和化学、发酵的联合以简化工艺、酶的不同固定化技术之间 的耦合以解决酶和载体结合不牢固，容易脱落等问题的一种技术。
絮凝- 包埋法的耦合能够较好地解决絮凝固定化方法，但机械强 度不好，酶在包埋介质中容易发生泄露。
絮凝- 交联、絮凝- 微囊法能够有效地提高固定化载体的机械强度
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（5）膜固定化与其他方法的耦合
膜固定化法又称酶截留法，，是将酶限制在一定的范围内来实现 固定化。膜固定化的方法可分为游离态和固定化态两种方式。固定化 式比较有利于反应器的控制，产品的分离纯化，反应器型式的选择。 能与膜耦合的传统固定化技术有吸附法、共价偶联法、絮凝法等，
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政治背景
国家在十二五规划文件中的有关中国生物技术核心关键技术方面提 出要大力开展多酶耦合、酶与化学耦合、酶与发酵耦合等关键技术研 究，建立具有自主知识产权、成本低、可工业化生产的生物催化工程 技术，提高我国工业酶开发和应用水平。（中商情报网 ，十二五期 间中国生物技术核心关键技术发展重点）
Tanriseven Aziz 等将葡萄糖淀粉酶吸附在凝胶化的玉米淀粉颗 粒上，再用海藻糖包埋，解决了酶泄漏的问题，
利用两种或两种以上胶体耦合包埋技术能解决单一凝胶包埋机械 强度不好或不易成型的问题，如，周爱梅等发现明胶和卡拉胶具有协 同作用，它们之间的耦合能够降低明胶的使用量，并提高机械强度。
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邱广亮等研究了磁性载体的吸附- 交联法固定酶的方法，磁性载 体具有两亲性，适用于水相和有机相系统，并可通过简单的磁场作用 力实现酶的回收。戊二醛交联增强了磁性载体的耐热、酸、碱性，同 时存储稳定性和操作稳定性也有所增强。
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（2）共价结合-交联
共价结合法一般通过载体表面的基团与酶表面的基团Biblioteka Baidu：氨基、 羧基、巯基等相互作用实现固定化，结合比较牢固，基团之间有很强 的选择性，
酶耦合的研究进展
内容
酶耦合的研究背景 酶耦合的定义 酶耦合的分类 酶耦合的应用研究进展
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一、酶耦合的研究背景
酶应用的发展背景
自从人类发现酶具有高效的催化活性以来，就不断的研究酶的结 构、作用机理、并试图进一步对酶进行改善以获得更高的催化活性， 其中的技术包括酶的修饰、酶的定向进化、甚至是人工合成所需酶类， 而酶的固定化也由此而因应而生。但这些技术只仅仅集中于单个酶分 子的基础上，并且在运用上也不断暴露一些问题，因此有得学者逐渐 开始着眼于酶耦合技术方面上，起初研究是有关酶固定化技术的耦合， 而最近人们也开始尝试将两种或两种以上的酶耦合进行催化，另外有 得学者将酶耦合的概念延伸，将酶与化学、酶与发酵等进行耦合应用， 拓展了酶耦合的应用范围，酶耦合概念的提出和应用不仅解决了单酶 催化的一些局限性问题，更在手性分子的拆分，生物转化的应用领域 上取得良好进展，同时也简化了生产工序，提高了生产效率。
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三、酶耦合的分类
酶固定化技术的耦合 （1）吸附- 交联
吸附载体富含氨基或羟基，酶通过物理吸附或离子吸附作用与 载体结合，结合力比较弱，在高离子强度和高p H值下，容易解析造 成酶的泄漏，一般不单独使用。吸附- 交联法是目前使用较多的耦合 方法。
Vemuri G 等研究发现蛋壳吸附，戊二醛交联固定化脂肪酶的方 法机械强度好，能够抵挡较强的剪切力，比海藻酸包埋法更适合于催 化搅拌罐中的油脂反应，能重复使用8 批次。吸附介质和一些添加剂 对酶有保护作用，能够降低交联的激烈程度.
（4）絮凝固定化与其他方法的耦合
1977 年，Long Margarete 等提出絮凝固定化技术，用絮凝剂 对细胞进行处理，将得到的絮团经离心、过滤、压缩、干燥等工艺， 得到粒径统一的固定化细胞颗粒。絮凝固定化具有条件温和，酶活回 收率高的优点，单一絮凝固定化的方法避免了将细胞从发酵液中分离 的步骤，但操作过程也很复杂。如果絮凝- 吸附法将从发酵液（酶液） 絮凝出的酶直接吸附到介质上，可简化絮凝固定化的操作工序，并增 加固定化酶的稳定性。Nivedita kamat h 等利用多聚电介质的絮凝能 力将尿素降解细胞吸附在棉布介质上降解尿素，大大降低了传统高压 分解釜分解尿素的费用，并适用于连续的操作。