固定化酶结课论文
β-半乳糖苷酶_酶活性_酶的固定化毕业论文
细菌β-半乳糖苷酶,尤其是嗜热细菌产生的酶正得到广泛的研究,到目前为止,大肠杆菌(Escherichia coli)产生的β-半乳糖苷酶是研究的最彻底、最深入,并已大量用于生化分析中。细菌产生的β-半乳糖苷酶是胞内酶,在培养过程中不能分泌到培养基中,它的耐热性较高,这一点有利于固定化酶的制造。但因产量低及可能的毒性问题,故迄今未用于工业化生产。
1.4.2
酵母菌产生的β-半乳糖苷酶通常是胞内酶,制备纯品必须破碎细胞,该酶对酸、热较不稳定,当某些离子存在时,才有最大活性,因此不适于在工业上进行应用。但是,酵母菌容易培养,在深层培养条件下可以大量生产β-半乳糖苷酶,这些优点掩盖了它的不足,故酵母菌产生的β-半乳糖苷酶才得以成功的进行开发。酵母菌产生的β-半乳糖苷酶最适pH近于中性,与牛乳的天然pH值接近,最适温度较低,适于处理牛乳和甜乳清中的乳糖。脆壁酵母和乳酸酵母(Saccharimyces lactic)是生产β-半乳糖苷酶的主要酵母菌种。
关键词:β-半乳糖苷酶酶活性酶的固定化
Absract
A strain isolated from soil in producing β-galactosidase of Bacillus subtilis, and strains and β-galactosidase were measured which produces. A single colony of the best growth time is 10h, the best inoculum was 2.0%, the best culture time 24h; optimum pH β-galactosidase enzyme produced by this strain is 6.5, the optimum temperature is 37℃, enzyme high stability, 4h after the relative activity can be maintained above 85%; Mg2+on the activity of promoting the strongest, when the concentration of 10 mmol/L, the enzyme activity of up to 112.24%, Cu2+inhibition of enzyme activity most, a small amount of Cu2+(1mmol/L) can inactivate the enzyme.
毕业论文答辩固定化酶
( c)还需要辅助因子的协 助才可以有效反应。这些 协助因子常是有毒性的化
( g ) 适于产业化、连续化、自动化生 学试剂,若残留于食品中
产。
对人体有很大的影响。
3 固定化酶的载体材料
• 3.1 有机高分子载体
有机高分子载体有二类。一类是天然高分子载 体材料。此类材料一般无毒性,传质好,但强度 较低,在厌氧条件下易被微生物分解,寿命短。 常见琼脂、海藻酸钠等。
2 固定化酶的定义及特点
固定化酶技术是将酶用人工方法固定在特定载 体上或一定空间范围内,进行催化、生产,并能 反复和连续使用的酶。因而固定化酶一般可以被 认为是水不溶性酶。与水溶性酶相比,它有自己 的固有优势,但也存在一定的缺点。
固定化酶的优缺点
优点
缺点
( a ) 易于将固定化酶与底物、产物分 ( a )在固定化过程中,酶
•
5.6 固定化酶在茶叶加工中的应用
• 在茶叶中含有种类繁多的酶,如多酚氧化酶、
过氧化酶、单宁酶、果胶酶等,其对茶叶的加工 或深加工有重要的意义。对重要酶类的固定化研 究,可有效地改善茶叶的品质、拓展茶叶深加工 的领域和应用范围。
• 多酚氧化酶是作为茶叶尤其是红茶必不可少的
一种酶,李荣林等人利用海藻酸钠包埋交联后其 活力保持不变,而且热稳定性和对酸碱的适应性 增强。
目录
1 课题研究的意义 2 固定化酶的定义及特点 3 固定化酶载体材料
3.1有机高分子载体材料 3.2无机载体材料 3.3复合载体材料
4 固定化酶的方法
4.1固定化酶传统制定方法 4.2改进酶的固定化进展 4.3固定化新型载体的研究改变
5固定化酶在食品工业中的应用
5.1固定化酶在柑橘汁加工中脱苦的应用 5.2固定化果胶酶在果汁加工中澄清的应用 5.3固定化酶在啤酒澄清中的应用 5.4固定化酶在乳制品中的应用固定化酶在制糖中的应用 5.5固定化酶在制糖中的应用 5.6固定化酶在茶叶加工中的应用
固定化酶技术及应用的研究进展
固定化技术研究进展摘要:固定化酶技术作为一门交叉学科技术,在生命科学、生物医学、食品科学、化学化工及环境科学领域得到了广泛应用。
新型载体材料的合成是今后固定化酶发展的一个非常重要的研究领域。
本文主要介绍了固定化酶的载体,固定化技术以及在不同行业的应用,主要介绍了在污水处理和医疗行业的应用和发展趋势。
关键词:固定化载体污水医疗应用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,在制药、食品、环保、酿造、能源等领域都得到了广泛的应用。
但在实际应用中,酶也存在许多不足,如大多数的酶在高温、强酸、强碱和重金属离子等外界因素影响下,都容易变性失活,不够稳定;与底物和产物混在一起,反应结束后,即使酶仍有很高的活力,也难于回收利用,这种一次性使用酶的方式,不仅使生产成本提高,而且难于连续化生产;并且分离纯化困难,也会导致生产成本的提高等。
固定化酶技术(Immobilized enzyme technology)克服了酶的上述不足。
酶的固定化是指采用有机或无机固体材料作为载体,将酶包埋起来或束缚、限制于载体的表面和微孔中,使其仍具有催化活性,并可回收及重复使用的酶化学方法与技术。
1.传统酶固定化技术传统酶的固定化方法可分为吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等 4 种。
吸附法是指通过载体表面和酶表面间的次级键相互作用而达到酶固定化的方法,根据吸附剂的特点又可分为物理吸附和离子交换吸附。
该法具有操作简便、条件温和及吸附剂可反复使用等优点,但也存在吸附力弱,易在不适pH、高盐浓度、高底物浓度及高温条件下解吸脱落的缺点。
共价偶联法是将酶的活性非必须侧链基团与载体的功能基通过共价键结合,故表现出良好的稳定性,有利于酶的连续使用,是目前应用和研究最为活跃的一类酶固定化方法,但共价偶联反应容易使酶变性而失活。
交联法是利用双功能或多功能基团试剂在酶分子之间交联架桥固定化酶的方法,其更易使酶失活。
包埋法包括网格包埋、微囊型包埋和脂质体包埋等,包埋法中因酶本身不参与化学结合反应,故可获得较高的酶活力回收,其缺点是不适用于高分子量底物的传质和用于柱反应系统,且常有扩散限制等问题。
固定化酶及其应用研究进展
固定化酶及其应用研究进展摘要:随着社会的发展,越来越多酶被人们广泛的应用在工业生产、生物传感器和环境保护等领域。
作为一种良好的生物催化剂,酶可以在常温、常压等温和的反应条件下高效地催化反应,一些难以进行的化学反应在酶的催化下能顺利地完成。
关键词:酶固定化酶应用进展酶是由生物体内自身合成的生物催化剂。
多数酶的化学组成为蛋白质。
现已鉴定出3000种以上的酶,其中数百种已得到结晶。
酶具有催化效率高和高度专一性的特点,但易受强酸、强碱、高温等条件影响,使蛋白质变性而失去催化活性。
某些酶仅决定于它的蛋白质结构,如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
另一些酶为酶蛋白与辅助因子结合形成的复合酶,称为全酶,在催化反应中,酶蛋白决定酶反应的专一性,而辅助因子则直接对电子、质子或某些基团起传递作用。
固定化酶是把酶人工偶联到不溶于水的载体上,并长时间保持催化活性,使过程连续化、简单化。
酶的固定化就是通过化学或物理的处理方法,使原来水溶性的酶与固态的水不溶性支持物相结合或被载体包埋。
固定化方法有物理吸附法、交联、共价结合及包埋等方法。
目前较先进的方法是将酶固定在生物膜或超滤膜上,制造出来的生物膜反应器的生产能力有明显提高。
经过固定化,酶具有了比原来水溶性酶更多的优点:1)酶经过固定化处理一般稳定性有较大提高,对热、pH等的稳定性提高,对抑制剂的敏感性降低,有的酶具有了抗蛋白酶分解的特性;2)反应完成后经过简单的过滤或离心,酶就可以回收,而且酶活力降低较少,这样就降低了生产成本;3)固定化体系适合于连续化、自动化生产,催化过程容易控制,且产品中不会带进酶蛋白或细胞,改善了后处理过程,提高了酶的利用效率,降低了生产成本。
酶在生理学、生物化学、医学、农业、工业等方面具有重大意义。
酶作为生物催化剂,尤其是固定化酶作为多相生物催化剂,能够在非常温和的条件下实现合成、降解及转换化学物质的特异性反应,效率高,能源消耗少.这无疑向我们展示出一幅广阔的应用前景. 现代意义下的酶,已不单单是一些微生物的重要产物,它已成为现代生物产业中一个不可缺少的组成部分。
综述-固定化酶
综述-固定化酶综述:固定化酶一、简介固定化酶、固定化细胞是一种在空间运动上受到完全约束或局部约束的酶、细胞。
近代工业化利用始于1969年固定化氨基酰化酶的应用。
利用固定化技术,解决了酶应用过程中的很多问题,为酶的应用开辟了新的前景。
如可使所使用的酶、细胞能反复使用,使产物分离提取容易,并在生产工艺上可以实现连续化和自动化,故在20世纪70年代后得到迅速发展。
其新的功能和新的应用正在迅速不断地扩展,是一项研究领域宽广、应用前景极为引人瞩目的新研究领域和新技术。
二、定义与优点所谓固定化酶(immobilized enzyme),是指在一定的空间范围内起催化作用,并能反复和连续使用的酶。
固定化酶的优点:(1 )同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用;(2 )固定化后,和反应物分开,有利于控制生产过程,同时也省去了热处理使酶失活的步骤;(3 )稳定性显著提高;(4 )可长期使用,并可预测衰变的速度;(5 )提供了研究酶动力学的良好模型。
三、酶固定化技术发展史酶作为一种生物催化剂,因其催化作用具有高度专一性、催化条件温和、无污染等特点,广泛应用于食品加工、医药和精细化工等行业。
但在使用过程中,人们也注意到酶的一些不足之处,如酶稳定性差、不能重复使用,并且反应后混入产品,纯化困难,使其难以在工业中更为广泛的应用。
为适应工业化生产的需要,人们模仿人体酶的作用方式,通过固定化技术对酶加以固定改造,来克服游离酶在使用过程中的一些缺陷。
将酶固定化以后,既保持了酶的催化特性,又克服了游离酶的不足之处,使其具有一般化学催化剂能回收反复使用的优点,并在生产工艺上可以实现连续化和自动化。
事实上,早在1916年,Nelson和Griffin就用吸附的方法实现了酶的固定化,他们将蔗糖酶吸附在骨炭粉上,发现吸附以后酶不溶于水而且具有和液体酶同样的活性,可惜这个重要的发现长期以来没有得到酶学家的重视。
系统地进行酶的固定化研究则是从20 世纪50 年代开始的。
酶的固定化技术及其在食品工业中的应用
酶的固定化技术及其在食品工业中的应用摘要酶的固定化是用人工方法把从生物体内提取出来的酶固定在特定的载体上,酶被限定在一定区域内,但仍保持其原有高效、专一、条件温和的催化功能。
固定化酶在生物、医药、农业、食品、化工、能源开发、环境保护等方面得到了广泛应用。
本文概述了固定化酶的制备方法及优缺点,总结了固定化酶在食品工业中的最新应用情况,并对其应用前景进行了展望。
关键词:固定化酶;制备;应用;食品工业Technology of immobilized enzyme and its applications infood industryAbstractImmobilization of enzyme is that enzyme, extracted from organic body, is fixed to a special vector.However,it has its original catalyzing functions with high efficiency, specificity and moderate reaction condition.Immobilized enzyme has been used in biology, medicine, agriculture, food industry, chemical industry, developing of energy source, environment protection and so on. In this paper, preparation methods, advantages and disadvantages of mi mobilized enzyme were introduced. And its applications in food industry were summarized.Key words :mimobilized enzyme; preparation; application; food industry酶是由生物体产生的具有催化活性的蛋白质,它能特定地促成某个化学反应而本身却不参加反应,具有反应效率高、条件温和、反应产物污染小、能耗低、反应容易控制等特点。
浅析固定化酶的制备和应用
浅析固定化酶的制备和应用[摘要]固定化酶就是将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上,使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。
固定化酶和游离酶相比不但稳定性好,而且与底物和产物容易分离,且易于控制,能反复多次使用,便于运输和贮存,有利于自动化生产。
因此,固定化酶在工业、医学和生化分析等方面的应用发展较快。
[关键词]固定化酶;固定化细胞一、酶固定化方法酶固定化方法由酶的性质和载体特性所决定,主要包括:吸附法、交联法和包埋法等。
(一)吸附法。
吸附法有物理吸附法和离子交换法两种。
物理吸附法是将酶蛋白的分子吸附在惰性载体上,但要选择不引起变性且能保持一定酶活力的载体,对蛋白质有高度吸附能力的有机硅胶、活性碳和石英砂等。
离子交换法是利用蛋白质的两性性质,使其带有电荷的基团与离子交换剂形成离子键,而被交换结合至交换剂上。
(二)交联法。
交联法是指通过双功能试剂,将酶和酶联结成网状结构的方法,交联法使用的交联剂是戊二醛等水溶性化合物。
(三)包埋法。
包埋法是指将酶包裹在多孔的载体中。
如将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶等高分子凝胶中,或包裹在硝酸纤维素等半透明高分子膜中。
前者包埋成格子型,后者包埋成微胶囊型。
二、固定化细胞技术固定化细胞技术是通过各种方法将细胞与一定的载体结合,使细胞仍保持原有的生物活性。
方法主要有吸附法和包埋法。
(一)吸附法。
吸附法是制备固定化动物细胞的主要方法。
动物细胞大多数具有附着特性,能够很好的附着在容器壁、微载体和中空纤维等载体上。
吸附法制备固定化植物细胞,是将植物细胞吸附在泡沫塑料的大空隙或裂缝之中,也可将植物细胞吸附在中空纤维的外壁上。
(二)包埋法。
包埋法是将细胞包埋在多孔的载体的内部而制成固定化细胞的方法。
凝胶包埋法是应用最广泛的细胞固定法,适用于各种微生物、动物和植物细胞的固定化。
凝胶包埋法所使用的载体主要有琼脂、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶,明胶等。
三、固定化酶和固定化细胞的联系与区别联系:应用相同,都有催化某些反应。
酶学论文:壳聚糖固定化酶的研究与应用
壳聚糖固定化酶的研究与应用摘要:介绍壳聚糖作为固定化酶载体的3种主要情况:壳聚糖直接作为固定化酶载体;壳聚糖衍生物作为固定化酶载体;壳聚糖与其他物质共同作为固定化酶载体。
壳聚糖及其衍生物等固定化酶具有酶活性高、回收率高和耐贮藏等特点。
指出壳聚糖及其衍生物在固定化酶技术领域有着广阔的应用前景。
关键词:壳聚糖;衍生物;固定化酶壳聚糖是甲壳素(chitin)脱乙酰基的产物,是由大部分2-氨基一2一脱氧一β—D-葡萄糖单元和少量N.乙酰-2一氨基-2一脱氧一β一D一葡萄糖单元以β一1,4糖苷键连接的二元线性共聚物,相对分子质量通常在几十万到上百万左右。
壳聚糖学名聚氨基葡萄糖,是一种生物相容性好、易生物降解、无毒、易得的天然功能高分子生物材料,易于制成粉、膜、多孔微珠、纤维、凝胶、纳米粒子等多种形态。
作为唯一一种碱性多糖,壳聚糖在固定化酶并保持其活性方面有独特的优点。
1 壳聚糖直接作为固定化酶载体。
壳聚糖本身是一种多孔网状天然高分子粉粒材料,耐热性好,其分子中的羟基和氨基可形成活泼界面,对蛋白质有显著的亲合力,可将酶吸附通过离子键、氢键及范德华力而与载体结合。
John等将壳聚糖研磨成粉状,与粉状胰蛋白酶混合研磨,通过吸附作用周定胰蛋白酶,结果表明:研磨时间越长,固定化效果越好。
李志国等以壳聚糖为载体,用物理吸附固定化脂肪酶,对影响固定化过程的各种因素进行考察,确定最优条件,结果表明:固定化酶的可操作性优于游离酶。
以壳聚糖为载体通过吸附制备固定化酶,酶不易失活,但酶与载体之间的结合力弱,在使用过程中酶分子易从载体上脱落,因此,多数情况下用吸附一交联法以提高其稳定性。
最常用的交联剂是甲醛和戊二醛,但更多采用戊二醛。
周纪宁采用甲醛活化交联壳聚糖固定L-天冬酰胺酶,其活力回收可达20%一25%。
岳振峰等将粉末状壳聚糖制备成微球形多孔载体,采用吸附——交联的方法进行固定化,在最佳固定化条件下,酶活力回收率为78.1%,具有较好的强度。
浅谈固定化酶
浅谈固定化酶固定化酶(immobilized enzyme)是20世纪60年代发展起来的一种新技术。
所谓固定化酶,是指在一定的空间范围内起催化作用,并能反复和连续使用的酶。
通常酶催化反应都是在水溶液中进行的,而固定化酶是将水溶性酶用物理或化学方法处理,使之成为不溶于水的,仍具有酶活性的状态。
酶固定化后一般稳定性增加,易从反应系统中分离,且易于控制,能反复多次使用。
便于运输和贮存,有利于自动化生产,但是活性降低,使用范围减小,技术还有发展空间。
固定化酶是近十余年发展起来的酶应用技术,在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。
固定化酶的研究始于1910年,正式研究于20世纪60年代,70年代已在全世界普遍开展。
酶的固定化(Immobilization of enzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内,仍能进行其特有的催化反应、并可回收及重复利用的一类技术。
与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时,又克服了游离酶的不足之处,呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。
固定化酶不仅在化学、生物学及生物工程、医学及生命科学等学科领域的研究异常活跃,得到迅速发展和广泛的应用,而且因为具有节省资源与能源、减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求。
固定化酶与水溶性酶相比的优缺点优点:①固定化酶可重复使用,使酶的使用效率提高、使用成本降低。
②固定化酶极易与反应体系分离,简化了提纯工艺,而且产品收率高、质量好。
③在多数情况下,酶经固定化后稳定性得到提高。
④固定化酶的催化反应过程更易控制。
⑤固定化酶具有一定的机械强度,可以用搅拌或装柱的方式作用于底物溶液,便于酶催化反应的连续化和自动化操作。
⑥固定化酶与游离酶相比更适于多酶体系的使用,不仅可利用多酶体系中的协同效应使酶催化反应速率大大提高,而且还可以控制反应按一定顺序进行。
固定化酶技术
固定化酶在食品中的运用摘要:固定化酶有许多优点,尤其是稳定性和可重复使用性使其在许多领域得到广泛应用。
固定化酶技术是一门交叉学科技术,目前已得到长足的发展。
介绍了固定化酶制备的传统方法以及一些新方法,同时对酶在一些性能优良的载体上的固定进行了综述。
关键词:固定化酶;制备;载体酶是由活细胞产生的一类特殊的蛋白质催化剂(核酶除外),具有催化效率高、底物高度专一、反应条件温和、反应容易控制等特点。
酶的最大缺点是其不稳定性,在酸、碱、热及有机溶剂中易发生变性,活性降低或丧失;而且酶反应后,会在溶液中残留,造成酶反应难以连续化、自动化,同时也不利于终产品的分离提纯,这些都大大阻碍了酶工业的发展,所以有必要采取酶工程技术改善这些缺点。
酶工程技术措施较多,其中酶的固定化技术是重要举措之一。
酶的固定化是用人工方法把从生物体内提取出来的酶固定在特定的载体上或使酶与酶相交联,酶被限定在一定区域内,但仍保持原有高效、专一、条件温和的催化功能。
通常酶是游离的,而经过固定化以后,酶被束缚在一定区域内,因而这样的酶被称为固定化酶。
固定化酶在生物、医药、农业、食品、化工、能源开发、环境保护等方面得到了广泛应用。
本文介绍了固定化酶的制备方法和优缺点,对其在食品行业中的应用情况进行总结,最后对其应用前景进行展望。
1固定化酶的制定方法[1-5]1.1吸附法吸附法可分为物理吸附法和离子吸附法。
吸附法较简便,酶活损失小,但酶与载体作用力小,易脱落。
物理吸附法是通过非特异性物理吸附作用,将酶固定到载体表面。
载体主要有多孔玻璃、活性炭、酸性白土、漂白土、高岭土、氧化铝、硅胶、膨润土、羟基磷灰石、磷酸钙、陶瓷、金属氧化物、淀粉、白蛋白、大孔树脂、丁基或己基—葡聚糖凝胶、纤维素及其衍生物、甲壳素及其衍生物等。
离子吸附法是将酶与含有离子交换基团的水不溶性载体通过静电作用相结合的一种固定化方法。
载体包含阴离子交换剂(如DEAE-纤维素、TEAE-纤维素、纤维素-柠檬酸盐、TEAE-葡聚糖凝胶、Amberlite IRA-93、IRA-410、IRA-900等)和阳离子交换剂(如CM-纤维素、Amberlite CG-50、IRC-50、IR-45、IR-120、IR-200、XE-97、Dowex-50等)两大类。
固定化酶技术在生物转化中的应用研究
固定化酶技术在生物转化中的应用研究生物学是一个非常广泛的学科,它涉及到自然界中各种生物系统的结构和功能的研究。
其中,酶技术是生物学中的重要分支之一,它通过研究各种酶的结构、功能和催化机制,以及不同条件下的酶催化反应过程等等,来发掘生物中的化学反应,并进行实际的应用研究。
而固定化酶技术就是酶技术中的一个重要方向,它主要利用多种载体的固定化技术,将酶固定化在某种载体上,以此来提高酶的稳定性、活性和可重复性等性质。
本文将从技术背景、应用研究以及未来发展三个方面来分析固定化酶技术在生物转化中的应用研究。
一、技术背景固定化酶技术是一个流行已久的酶技术,它的历史悠久,早在20世纪50年代就已经有了相关文献报道。
最初的固定化酶技术主要是利用亲和力床来将酶固定化在载体上。
而随着科技的不断进步,现代固定化酶技术已发展成为一套兼具理论和实际应用的完整技术体系。
同时,随着人们对酶技术应用的需求不断增加,固定化酶技术也在不断的近年来迅猛发展,已经成为了生物技术领域中的重要分支之一。
二、应用研究固定化酶技术的优势在于它可以有效地提高酶的稳定性、活性和可重复性等性质。
因此,它应用范围广泛,目前已经在许多领域得到了广泛应用。
1. 化学生产在化学生产中,固定化酶技术主要应用于催化反应方面。
例如,氨苯磺酸酰胺合成芳香胺的反应是一个固定化酶技术应用的例子。
此外,在糖类、多肽和药物前体合成中,固定化酶技术也得到了广泛的应用。
2. 食品加工在食品加工中,酶的应用范围也非常广泛。
例如,乳制品和葡萄酒的生产中都需要使用酶来进行加工处理。
而固定化酶技术则可以提高酶的活性和稳定性,从而使酵母菌发酵和酿酒更为高效和快速。
3. 环境治理在环境治理中,固定化酶技术主要应用于污染物去除和资源回收等方面。
例如,利用固定化酶技术可以将污染物吸附在载体上,进而进行处理或回收。
此外,通过处理污水、固体废弃物以及生物质等,固定化酶技术也可以将这些废弃物转化为有用的资源。
(完整word版)固定化酶的研究进展
固定化酶的研究进展固定化酶是20世纪60年代发展起来的一项新技术。
最初主要是将水溶性酶与不溶性体结合起来,成为不溶于水的酶衍生物,所以曾叫过“水不溶酶"和“固相酶"。
但是,后来发现,也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中,高分子底物与酶在超滤膜一边,而反应产物可以透过膜逸出。
在这种情况下,酶本身仍是可溶的,只不过被固定在一个有限的空间内不能再自由流动。
因此,用水不溶酶或固相酶的名称就不再恰当。
在1971年第一届国际酶工程会议上,正式建议采用“固定化酶”的名称[1]。
一固定化酶的发展历程[1]酶参与体内各种代谢反应,而且反应后其数量和性质不发生变换。
作为一种生物催化剂,酶可以在常温常压等温和条件下高效地催化反应,一些难以进行的化学反应在酶的催化作用下也可顺利地进行反应,而且反应底物专一性强、副反应少等优点大大促进了人们对酶的应用和酶技术的研究.近年来,酶被人们广泛应用于食品生产与检测、生物传感器、医药工程、环保技术、生物技术等领域。
1916年美国科学家NELSON和GRIFFIN最先发现了酶的固定化现象;直到20世纪50年代,酶固定化技术的研究才真正有效地开展;1953年,德国科学家GRUB-HOFER和SCHLEITH 首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化,然后将淀粉酶、胃蛋白酶、羧肽酶和核糖核酸酶等与上述载体结合制备固定化酶;到20世纪60年代,固定化技术迅速发展;1969年日本千畑一郎利用固定化氨基酰胺酶从DL—氨基酸生产L-氨基酸,是世界上固定化酶大规模应用的首例;在1971年的第一届国际酶工程会议上,正式建议使用固定化酶(mimobilizedenzyme)这个名称.我国的固定化酶研究开始于1970年,首先是中国科学院微生物所和上海生化所的酶学工作者同时开始了固定化酶的研究工作二固定化酶的特点[2] [3]固定化酶具有许多优点:极易将固定化酶与底物、产物分开;可以在较长时间内进行分批反应和装柱连续反应;在大多数情况下,可以提高酶的稳定性;酶反应过程能够加以严格控制;产物溶液中没有酶的残留,简化了提取工艺;较水溶性酶更适合于多酶反应;可以增加产物的收率,提高产物的质量;酶的使用效率提高,成本降低。
固定化酶的酶学性质研究-高分子材料论文-化学论文
固定化酶的酶学性质研究-高分子材料论文-化学论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——酸性蛋白酶(acidprotease)是指具有较低最适pH值的蛋白酶,其最适pH值在2.5~5.0之间,在此酸性环境下将蛋白质进行水解,通过内外酶切作用将蛋白质水解为小肽和氨基酸[1].酸性蛋白酶广泛应用于酒类、食醋及酱油的酿造等方面[2-8].游离态酶稳定性较差、易失活、不能反复使用,通过固定化酶(immobilizedenzyme)技术可以克服游离酶应用的局限性,把酶在一定空间中或水不溶性载体上,既能限制酶分子的自由流动,又能使酶发挥催化作用[9].海藻酸钠(sodiumalginate,SA)因其温和的凝胶型和无毒性,使它成为最广泛的固定化材料之一[10-12].以SA作为固定化载体材料存在的缺点是其机械强度不够大,这可以通过选择适当的增硬剂来解决[13].阿拉伯胶、卡拉胶、黄原胶均具有良好的机械强度、高内聚力、高稳定性、成膜性等优点,广泛运用于食品加工、医药等领域,与SA复合使用可以增加固定化载体的硬度。
目前已有将无机载体或SA等单一天然胶体作为固定化载体材料进行固定化酸性蛋白酶研究的报道[14-17],而将复合天然高分子胶体作为固定化酸性蛋白酶载体的研究则鲜有报道。
本实验使用SA 分别与3 种天然高分子胶体复合制备固定化酶载体吸附酸性蛋白酶,研究复合凝胶浓度、凝胶比例、CaCl2浓度、固化时间、给酶量、吸附时间、酶液pH值等因素对复合胶体固定化酸性蛋白酶酶活回收率的影响。
选择出最优载体进行固定化酸性蛋白酶的制备,对固定化酶的酶学性质进行研究,拟为固定化酸性蛋白酶的实际应用提供理论依据。
1 材料与方法1.1 材料与试剂食品级酸性蛋白酶(酶活力100000U/g)苏柯汉生物工程有限公司;食品级海藻酸钠青岛迈潮海洋科技发展有限公司;食品级阿拉伯胶艾纳提化工科技有限公司;食品级卡拉胶福建省绿麒食品胶体有限公司;食品级黄原胶淄博中轩生化有限公司;其他试剂均为分析纯。
固定化酶总结
23ຫໍສະໝຸດ 4• 超声增加α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶的酶促反应 速率。原因很可能是超声提高了反应温度,使酶 与底物分子更充分的混合,从而利于酶促反应的 发生。 • 蔗糖转化酶在水解蔗糖的过程中有底物抑制作用, 超声能够有效降低这种作用的影响。原因是超声 可能影响其底物分子和溶剂水分子的分子间作用。
5
超声对酶促反应的影响(二)
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研究固定化酶的酶促反应
• Ghiaci等分别用钠基膨润土和改性膨润土对碱性磷酸酯酶 固定化,研究不同实验条件下固定化酶的反应活性。研究 充分考虑到酶浓度,pH,温度,搅拌和变化的热力学参 数对酶促反应的影响。 • 酶促反应在0.1M磷酸盐缓冲液,pH7.0条件下最强。 pH=10时达到最佳反应状态。4℃下磁力搅拌的最佳时间 周期为2小时。
文献总结
——固定化酶
超声对酶促反应的影响(一)
• Stephen等研究了超声对α-淀粉酶,淀粉葡萄糖苷 酶,蔗糖转化酶酶促作用的影响。 • 将底物和相应的酶置于超声水浴中反应一定时间 DNS 后,用DNS试剂与生成的还原糖反应,测定其吸 光值。 • 考察不同底物浓度与反应速率之间的关系。 • 以非超声条件下的酶促反应速率作为对照。
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结果与讨论
• X射线衍射 • SEM投射电镜 观察结构,孔径 • 比表面积,孔容量,孔径——后两者影响酶促反应。孔容 量和孔径越大,越利于酶的融入与固定化。孔容量和孔径 小,会限制传质和酶的透过,发生边界吸收作用。 • Langmuir吸附等温线:量化碱性磷酸酯酶与膨润土之间的 作用。 • 膨润土的固定化能力:APhA;Protein • 计算反应动力学方程 米氏方程
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结果与讨论
• • • ① ② ③ pH值对酶促反应的影响 磁力搅拌对酶促反应的影响 固定化酶与游离酶的稳定性 储藏稳定性 热稳定性 水解稳定性
食品业固定化酶作用论文
食品业固定化酶作用论文食品业固定化酶作用论文1.固定化酶的定义与特点固定化酶技术是将酶用人工方法固定在特定载体上,进行催化、生产,因而固定化酶一般可以被认为是不溶性酶。
与水溶性酶相比,其优点如下:易于将固定化酶与底物、产物分高,便于后续的分离和纯化;可以在较长时间内连续生产;酶的稳定性和最适温度提高;酶反应条件容易控制;可以增加产物的收率,提高产物质量;酶的使用效率高,使用成本低;适于产业化、连续化、自动化生产。
与此同时,由于酶的分离、固定化处理等原因,固定化酶也具有一些难以避免的缺点:在固定化过程中,酶活力会损失;生产成本提高,工厂初期投资大;只能用于水溶性底物,适合于小分子;不适宜于多酶反应,还需要需要辅助因子的协助才可以有效反应。
2.固定化酶在食品工业上的应用2.1固定化酶在柑橘汁加工中的应用柑桔加工产品出现过度苦味是柑桔加工业中较重要的问题,苦味物质主要由2类物质组成:一类为柠檬苦素的二萜烯二内酯化合物(A和D 环);另一类为果实中多种黄酮苷,其中柚皮苷为葡萄柚和苦橙等柑桔类果汁中的主要黄酮苷,柚皮苷的苦味与鼠李糖和葡萄糖连接键的分子构象有关。
主要是利用不同的酶分别作用于柠檬苦素和柚皮苷生成不含苦味的物质。
Manjon等使用空心玻璃床作为载体,分别使DEAE-Sephadex和单宁-氨基乙基纤维(tanninaminoethy1cellulose)作为载体;Puri等使用海藻糖;Soures等使用醋酸纤维和三醋酸纤维制成膜固定酶,其试验结果都表明用固定化酶处理后的果汁苦味明显降低。
2.2固定化酶在啤酒澄清中的应用啤酒以其清晰度高、泡沫适中、营养丰富和口感好成为人们的最佳选择。
但是,由于啤酒中含有一定量的蛋白质,它与游离于啤酒中的多酚、单宁等结合产生不溶性胶体或沉淀,造成啤酒混浊,从而严重影响了啤酒的质量。
2.3固定化酶在乳制品中的应用乳糖酶亦称为β-半乳糖苷酶,是工业中应用相当广泛的一种酶,较多地应用于乳制品加工中。
固定化酶领域不同纳米复合材料的应用性能综述论文
固定化酶领域不同纳米复合材料的应用性能综述论文关于《固定化酶领域不同纳米复合材料的应用性能综述论文》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。
摘要:载体材料的选择对固定化酶的性能有着至关重要的影响。
纳米复合材料不仅具有纳米尺寸的特性,而且可以克服单一材料的不足,在固定化酶领域引起了广泛关注。
本文就目前在固定化酶领域使用的纳米复合载体分类进行了系统的阐述,重点介绍了目前在固定化酶研究领域运用较为广泛的硅基纳米复合材料、碳基纳米复合材料和纳米纤维复合材料等材料的制备方法及不同材料对酶学性能的影响,并对这些纳米复合材料固定化酶发展前景进行了展望。
关键词:纳米复合材料;固定化酶;硅基材料;碳基材料。
Abstract: The choice of carrier material has a crucial influence on the performance of the immobilized enzyme.Nanocomposites, which not only have the properties of nanoscale, but also overcome the shortcoming of a singlematerial, have attracted tremendous attention in the field of immobilizedenzyme. In this paper, classifications ofnanocomposite carriers which are currently used in the field of immobilized enzyme are systematically elaborated;the preparation and the significantly enhanced enzymology properties of enzymes immobilized on Si-basednanocomposites, C-based nanocomposites and nanofibers composites are introduced. The outlook of enzymesimmobilized on these nanocomposites is also prospected.Keywords: nanocomposites; immobilized enzyme; Si-based nanomaterials; C-based nanomaterials.0引言。
生物技术制药之固定化酶
包埋法制备固定化酶学院:生科院班级:08(3)姓名:王欢欢学号:08243210【摘要】酶参与生物体内各种生化反应,但酶的成本高,不稳定,难以回收限制了酶的应用,而固定化酶这一技术则解决了这一问题。
固定化酶这一技术在各个方面都有很大的利用度,尤其在医药方面更是发挥着不可估量的效益。
本篇论文主要介绍了用海藻酸钠包埋法制备固定化酶。
【关键字】生物技术固定化酶制药1 固定化酶的来源和含义酶是生物细胞产生的具有催化活性的一类生物活性物质,用于预防、治疗和诊断疾病的酶称为药用酶。
生物体内的各种生化反应,几乎都是在酶的催化作用下进行的,所以酶在生物体的新陈代谢中起着重要的作用。
酶作为生物催化剂以其作用效率高、专业性强、副产物少、作用条件温和等特征而在现代生物工程领域显示出越来越重要的价值,然而在酶的实际应用中,也常由于酶的成本高、不稳定、难以从反应体系中回收等因素而限制了酶在批次工艺过程中的应用。
酶的固定化技术为解决上述问题提供了有效途径。
所谓固定化酶是指通过物理或化学方法将霉素伏在一定空间内制成仍具有催化活性并可回收重复使用的酶或酶的衍生物。
固定化酶的概念起始于20世纪50年代,最初只是将水溶性酶与与不溶性载体结合起来,称为不溶于水的酶的衍生物所以曾叫“水不溶性酶”和“固相酶”。
但是后来发现,也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中,高分子底物与酶在超滤膜的一边,而反应物可以透过膜逸出,这种情况下,酶本身人处于溶解状态,只不过被固定在一个有限的空间内不能在自由流动。
因此,用水不溶酶和固定酶的名称就不恰当了,1971年,第一届国际酶工程会议正式采用固定化酶的名称。
2 固定化酶的特点(1)优点:①酶的使用率提高,使用成本降低;②固定化酶、底物和产物分离较简单,产物的分离纯化过程简便;③对酶反应过程的可控制性更强。
(2)缺点:①在固定化过程中,通常伴随着酶活性的部分丧失;②通常只适用于催化可溶性小分子底物的酶促反应过程,对大分子底物不适合;③通常不适用于多酶反应,尤其是需要辅助因子参与的反应。
孢子固定化酶技术的生物学原理及实例分析论文
孢子固定化酶技术的生物学原理及实例分析论文关于《孢子固定化酶技术的生物学原理及实例分析论文》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。
摘要随着固定化酶技术的日新月异,微胶囊技术得到了长足的发展。
与传统微胶囊生产技术不同,文章介绍了一种“天然的”微胶囊固定化酶生产新技术---酿酒酵母孢子微胶囊固定化酶技术,详述了该固定化技术原理及实例。
该技术优点在于:固定化酶的组装“自然”完成,具有天然抗逆性,大小均一,可重复使用,绿色环保,可实现多种酶的共同固定。
最后,对其应用前景进行了展望。
关键词固定化酶;微胶囊技术;酿酒酵母孢子固定化酶;“一孢多酶”法。
固定化酶技术已成为酶工程研究的重点和热点之一。
与游离酶相比,固定化酶提高了酶的稳定性,并使酶能够反复回收利用。
微胶囊技术推动了固定化酶的广泛应用。
微胶囊固定化酶采用高分子材料将酶包裹在介质周围形成微小颗粒,被包裹的物质称为囊心或芯材,壁壳称为囊壁或壁材[1].微胶囊固定化酶能够提供一种特定的反应微环境,使反应物或产物选择性进入或释出[2].微胶囊固定化酶最大的特色在于其能将囊内和囊外空间隔离,提高了酶的稳定性,并且可对囊内外的物理化学性质进行有效调控。
如今该技术已广泛应用于食品、医药、化妆品、化工、纺织、生物、农业等领域[3].然而传统的微胶囊固定化酶技术不足之处在于:纯酶和载体的准备以及对组装设备的依赖增加了生产成本,尤其是对产量要求不大,但仍需要昂贵设备进行加工的酶微胶囊,其成本更高;微胶囊颗粒均一性欠佳,产品性能差异较大[4]; 固定化过程产生有害物质[5],给人身安全、环境等带来隐患;等等。
因而研究探索新的酶固定化技术,开发稳定、高效、生产便利的生产方式,改善微胶囊固定化酶产品性能、降低生产成本、减少生产过程中的资源消耗和环境污染等,是微胶囊固定化酶技术的主要研究内容,符合当今工业绿色环保、可持续发展的要求[6 -7].对于酿酒酵母孢子的研究很早之前就有报道,但是将孢子应用于酶的固定化却鲜有报道。
固定化酶的优缺点和基本方法
固定化酶的优缺点和基本方法《固定化酶的优缺点和基本方法:我的独家秘籍分享》嘿,小伙伴们!今天我要和你们唠唠固定化酶这个超有趣的东西,就像分享我珍藏的独家秘籍一样,保证让你轻松掌握它的要点。
先来说说固定化酶的优点吧。
这就好比把酶这个小能手给它穿上了一身特制的“盔甲”,让它变得超级厉害。
优点一呢,稳定性提高啦。
就像一个原本很脆弱、容易被风吹跑的小风筝,给它固定在一个地方之后,就稳稳当当的了。
固定化酶可以在不同的环境下保持活性,像温度、pH值有点小波动的时候,它还能正常工作。
我曾经有一次做实验,就像一场混乱的厨房大战。
普通的酶在温度稍微变一点的时候就像个娇弱的小公主,罢工不干了。
但是固定化酶呢,就像个坚强的战士,依旧坚守岗位,该干啥干啥。
优点二,容易和产物分离。
这就像是从一堆混在一起的乐高积木里,轻松把你想要的那块挑出来一样简单。
在反应结束后,因为酶被固定住了,我们可以很方便地把反应产物拿走,而酶还留在原地,能继续下一轮的工作,就像一个不知疲倦的小机器人。
优点三,可重复使用。
这就好比你有一个超级好用的橡皮擦,擦完一次还能接着擦,永远都擦不干净似的(当然这是个夸张的比喻啦)。
固定化酶可以多次参与反应,大大降低了成本呢。
不过呢,固定化酶也有缺点。
就像人无完人一样,它也不是十全十美的。
缺点一,酶活性可能会降低。
这就像是给一个灵活的小猴子穿上了厚厚的棉衣,虽然保暖了,但是它活动起来就没那么自如了。
在固定化的过程中,有时候酶的活性位点可能会被部分遮盖或者影响,导致它的活性没有原本那么高了。
缺点二,成本较高。
固定化这个过程就像给酶打造一个豪华小别墅一样,要用到各种材料和技术,这就使得前期的投入比较大。
接下来就是重点啦,固定化酶的基本方法。
方法一:吸附法。
这就像是酶自己找了个舒服的小窝住进去一样。
可以通过物理吸附,让酶吸附在一些固体载体的表面。
比如说活性炭,就像一块超级有吸引力的磁铁,酶就像小铁屑被吸附在上面。
操作的时候呢,只要把酶溶液和活性炭混合在一起,轻轻搅拌一下,酶就慢慢被吸附住了。
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酶与酶制剂结课论文固定化酶及其在工业上的应用学生姓名周亚楠学号**********所属学院生命科学学院专业食品质量与安全班级13-2班指导教师宋丽军日期2013年4月塔里木大学教务处制固定化酶周亚楠(塔里木大学生命科学学院食品质量与安全13-2 7051209210)摘要:随着社会的发展,越来越多酶被人们广泛的应用在工业生产、生物传感器和环境保护等领域.研制开发性能优异的固定化载体,已成为固定化酶技术最为活跃的研究方向之一.固定化酶在生物及生物工程、环境化工、食品、医药等领域得以迅速发展,其中,结合现代分析仪器,固定化酶反应器(IMER)将成为固定化酶应用的一个新领域。
本文对近几年来回定化酶栽体的制备及固定化醇的应用进行了综述.关键词:酶;定化酶;应用;进展1固定化酶的定义固定化酶是指经过一定改造后被限制在一定的空间内,能模拟体内酶的作用方式,并反复连续地进行有效催化反应的酶。
固定化酶又称固相酶。
在理论研究上,固定化酶可以作为探讨酶在体内作用的模型;在实际使用中,可使生产工艺自动化和连续化,提高酶的使用效率。
2固定化酶的发展历史固定化酶的研究始于1910年,正式研究于20世纪60年代,70年代已在全世界普遍开展。
酶的固定化是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内,仍能进行其特有的催化反应、并可回收及重复利用的一类技术。
与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时,又克服了游离酶的不足之处,呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。
固定化酶不仅在化学、生物学及生物工程、医学及生命科学等学科领域的研究异常活跃,得到迅速发展和广泛的应用,而且因为具有节省资源与能源、减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求。
3固定化酶的制备方法固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类3.1 物理方法包括物理吸附法、包埋法等。
物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应,整体结构保持不变,酶的催化活性得到很好保留。
但是,由于包埋物或半透膜具有一定的空间或立体阻碍作用,因此对一些反应不适用。
3.1.1吸附法利用各种吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上而使酶固定的方法。
通常有物理吸附法和离子吸附法。
常用吸附剂有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等。
采用吸附法固定酶,其操作简便、条件温和,不会引起酶变性或失活,且载体廉价易得,可反复使用。
3.1.2载体结合法最常用的是共价结合法,即酶蛋白的非必需基团通过共价键和载体形成不可逆的连接。
在温和的条件下能偶联的蛋白质基团包括:氨基、羧基、半胱氨酸的巯基、组氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、丝氨酸和苏氨酸的羟基。
参加和载体共价结合的基团,不能是酶表现活力所必需的基团。
以中国首先采用的双功能团试剂“对位-β-硫酸酯乙砜基苯胺”偶联载体和酶为例,载体结合的步骤如下页反应式。
此法曾先后用于3′-核糖核酸酶、5′-磷酸二酯酶和葡萄糖淀粉酶等的固定化。
此外酶通过物理吸附或离子吸附于载体制备固定化酶也是常用的方法。
3.2化学方法包括结合法、交联法。
结合法又分为离子结合法和共价结合法。
是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上,使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法.3.2.1交联法依靠双功能团试剂使酶分子之间发生交联凝集成网状结构,使之不溶于水从而形成固定化酶。
常采用的双功能团试剂有戊二醛、顺丁烯二酸酐等。
酶蛋白的游离氨基、酚基、咪唑基及巯基均可参与交联反应。
3.2.2包埋法酶被裹在凝胶的细格子中或被半透性的聚合物膜包围而成为格子型和微胶囊型两种。
包埋法制备固定化酶除包埋水溶性酶外还常包埋细胞,制成固定化细胞,例如可用明胶及戊二醛包埋具有青霉素酰化酶活力的菌体,可连续水解帤基青霉素,工业生产6-氨基青霉烷酸。
酶经过固定化后,比较能耐受温度及pH的变化,最适pH往往稍有移位,对底物专一性没有任何改变,实际使用效率提高几十倍(如5′-磷酸二酯酶的工业应用)甚至几百倍(如青霉素酰化酶的工业应用)。
4固定化酶的研究进展固定化酶对提高酶的稳定性,拓展酶的应用领域具有非常重要的意义。
目前常用固定化方法普遍存在固定化使用试剂和载体成本高,固定化过程中酶的构象受到影响及底物结合部位和活性中心受载体封闭所引起的酶活损失较大,固定化操作过程繁琐等缺点,限制了固定化酶的产业化应用。
针对当前固定化酶载体和方法的不足,本文采用反相悬浮包埋法合成磁性琼脂糖微球,经环氧氯丙烷和亚氨基二乙酸处理使微球带上螯合基团,经吸附铜离子后,制备了磁性琼脂糖—亚氨基二乙酸(IDA)-Cu2+金属螯合载体,利用该载体定向固定了木瓜蛋白酶,固定化最适条件为Cu2+1.5×10-2mol/g载体、固定化时间4h、固定化pH7.0、给酶量30mg/g载体。
固定化酶的最适反应温度70℃、最适反应pH8.0,固定化酶的热稳定性明显高于溶液酶,固定化酶活力回收为68.4%,且有较好的操作稳定性,载体重复使用5次后固定化酶酶活为首次固定化酶79.71%。
本文研究了利用金属螯合载体固定多酚氧化酶时,固定化酶的性质。
得出固定化酶的最适反应温度为50℃,最适反应pH值7.0,固定化酶的酸碱耐受性明显好于溶液酶,固定化酶反复使用6次,酶活仍保留50%左右,固定化载体可以反复使用5次,仍保持良好的性能。
在使用金属螯合载体固定化酶时,固定化反应条件温和,对酶的高级结构影响小,酶活回收高;固定化酶的热稳定性明显提高;载体的再生、酶的固定化过程操作简单;固定化酶及载体可多次重复利用,固定化酶生产成本低。
因此该技术在工业上具有广泛的应用前景。
高分子微球具有一定的化学和机械稳定性,能抵抗微生物和酸碱的作用,是优良的固定化酶载体材料.针对制备高活性、高稳定性固定化酶对载体材料的性能要求,评述了高分子微球的组成和功能性基团的可设计性、粒径与形态可控性、多孔和大比表面积等结构性质, 概括了载体结构性质对固定化酶催化活性的影响规律,提出了对不同性质的生物酶"量体裁衣",设计制备特效的载体材料是高分子微球固定化酶研究的发展趋势.同时介绍了固定化青霉素酰化酶和固定化脂肪酶在工业催化领域的应用.首先用分相法和填充法制作了两种多孔玻璃微珠FXBL和TCBL,用它们作为载体分别用物理吸附法、共价偶联法和重氮法固定了α-淀粉酶,在对它们的固定效果比较后,选取了共价偶联法进行了较详细的研究;确定了共价偶联a-淀粉酶的最佳固定条件、最佳应用条件和固定化酶的性质;并研究了多孔玻璃微珠制作条件对固定化酶的影响和多孔玻璃微珠对过氧化氢酶及谷氨酸脱羧酶的固定化效果选用丙烯酸(AA)、N'-羟基琥珀酰亚胺(NHM)为单体,以N',N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,以乙醇水溶液为制孔剂条件下进行反相悬浮聚合,得到珠状共聚物载体,该载体是一种新的酶载体形式,在国内外的相关文献中均未见报道.用红外光谱对其结构进行了表征.对载体与有机胺的胺解反应进行了研究,发现共聚物载体分子链上的丙烯酸-N'-羟基琥珀酰亚胺酯基易于在温和条件下与胺基发生胺解反应,从而为该类载体应用于含游离胺基的生物活性物质分子的固定化提供了依据.5固定化酶的应用价值固定化酶的形式多样,可制成机械性能好的颗粒装成酶柱用于连续生产;或在反应器中进行批式搅拌反应;也可制成酶膜、酶管等应用于分析化学;又可制成微胶囊酶,作为治疗酶应用于临床。
现在又有人用酶膜(包括细胞、组织、微生物制成的膜)与电、光、热等敏感的元件组成一种装置称生物传感器,用于测定有机化合物和发酵自动控制中信息的传递及环境保护中有害物质的检测。
最常用的是酶膜与离子选择电极组成的生物传感器,例如脲传感器是由固定化脲酶、固定化硝化菌及氧电极组成,脲经脲酶分解成氨及二氧化碳,氨又继续被硝化菌氧化,总耗氧量则通过氧电极反映出电流的变化,用以计算脲的含量。
5.1 定化酶在工业生产中的应用酶的固定化技术诞生以来,不论是早期从动物脏器和植物种子中提取的酶,还是后来发现的种类繁多、功能多样的微生物酶都已经被覆盖在固定化酶的研究领域中。
固定化酶最早是应工业生产的需求而产生的,到目前为止其最大的应用范围还是在工业生产上。
其中,固定化葡萄糖异构酶是世界上生产规模最大的一种,它可以用来催化玉米糖浆生产高甜度的高果糖糖浆。
自1972年这项技术产生以来,科学家已经固定了几种芽孢杆菌和链霉菌中提取的葡萄糖异构化酶,并大量应用于工业生产中。
从目前的资料分析,不论是在我国还是在国际上,今后几十年中它还将是应用最广、市场份额最大的固定化酶。
固定化酰化氨基酸水解酶是最早应用的工业化酶,将酰化氨基酸水解酶固定于DEAE-葡聚糖凝胶上用来连续生产L-氨基酸,不仅降低了酶的消耗量,而且减少了产品后处理的费用。
此外还有一些应用较为广泛的固定化酶:固定化淀粉酶用于淀粉的糖化,可作为酒精和酿造发酵中原料的糖化剂;固定化碱性蛋白酶可以高效去除丝织品和棉织品纤维上的多余蛋白,使织物更加柔软光滑;固定化的酸性蛋白酶还可以将废胶卷上的明胶溶解,回收上面的银颗粒;固定化脂肪酶既可以用来分解动植物油脂,使乳脂中的芳香族脂肪酸游离而增加乳品的风味,也可用在工业上分解油脂生产脂肪酸和甘油,还可以与淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶等配合作为消化剂,应用于皮革和毛皮的脱脂清洗;固定化纤维素酶作为一种全新的技术在提高纤维素酶的效能上找到了一个很好的突破口,经过固定化处理的纤维素酶,不但其稳定性有极大提高,而且可以重复利用,易于回收,将纤维素酶用载体包埋,可直接将纤维素糖化,然后连续发酵生产酒精。
5.2 酶在生化制药中的应用固定化酶的另一个巨大市场是用来生产工业、医学等领域的一些纯度要求较高的制剂,这其中有最早生产的氨基酸,还有抗生素、核酸、蛋白质抗体、高纯度的蛋白酶等。
科研人员首先于1973年用固定化的青霉素酰化酶生产制造各种半合成的青霉素和头孢霉素,后来,我国的科学家也不断地尝试各种固定化方法,有的直接用戊二醛交联产该酶的大肠杆菌,也有用ABSE-交联琼脂糖与青霉素酰化酶直接偶联,还有的利用三醋酸纤维素包埋和戊二醛交联相结合固定青霉素酰化酶高产菌,这些试验的结果都显示各种固定化方法均可在很大程度上提高酶的稳定性、增加酶的转化率。
后来某制药公司用聚丙烯酰胺凝胶包埋含有高活力天冬氨酸酶的大肠杆菌,用于工业上利用延胡索酸转化为L-天冬氨酸。
上海生化所用固定化的3′-核糖核酸酶从RNA中生产3′-核苷酸,使酶的利用率提高了10倍;袁中一等将ABSE-纤维素固定的5′-磷酸二酯酶用来生产5′-核苷酸。
固定化谷氨酸脱羧酶可以生产γ-氨基丁酸,制成了CO2电极,可用于测定谷氨酸的含量。