固定化酶载体材料的研究进展
固定化脂肪酶的研究进展
固定化脂肪酶的研究进展摘要固定化脂肪酶是一种重要的酶类生物催化剂，因其具有高效、高选择性、环保等优势而备受关注。
本文将对固定化脂肪酶的研究进展进行综述，主要包括固定化技术、载体种类、酶固定化方法、应用领域等方面，旨在为深入研究和开发固定化脂肪酶提供参考。
引言脂肪酶（Lipase）是一种重要的酶类生物催化剂，广泛应用于食品加工、制药、化工等领域。
传统的脂肪酶生产方式多为分离和提纯天然来源的酶，其成本高、效率低、质量难以稳定。
为了克服这些缺陷，人们通过基因工程技术获得了大量高度纯化的重组脂肪酶，这些酶具有更高的活性、热稳定性和抗丝氨酸等性质，但其应用领域仍然受到限制。
与传统的脂肪酶生产方式相比，固定化脂肪酶因具有高效、高选择性、易回收等优势而受到广泛关注。
本文将从固定化技术、载体种类、酶固定化方法、应用领域等方面对固定化脂肪酶的研究进展进行综述。
固定化技术固定化技术是将酶固定在载体上，形成固定化酶，以提高其催化效率和稳定性的一种生物技术。
固定化脂肪酶通过固定化技术制备而成，其固定化技术主要有物理吸附、交联固定、共价固定、包埋固定、磁性固定等多种方法。
这些方法的选择取决于酶的性质和产物特性以及应用需求等因素。
载体种类载体是将酶固定化在其表面的材料，其种类主要有聚合物、无机材料、金属有机框架（MOFs）、磁性材料等。
聚合物是最常用的载体材料之一，主要包括聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚酰胺等。
无机材料则包括硅胶、陶瓷、玻璃等，其中硅胶是最常用的载体材料之一。
MOFs是一种新型的多孔有机-无机化合物，可以提供大量的活性位点和大表面积，因此受到研究者的关注。
磁性材料通常是由铁磁性物质和非磁性材料组成的，其具有磁性和化学稳定性，因此可以在固体和液体之间实现快速分离。
酶固定化方法1.物理吸附法物理吸附法是将酶直接吸附在载体表面，主要依靠静电作用力和范德华力等物理力作用固定酶，其优点是操作简便、成本低廉，缺点是载体表面吸附作用力比较弱，酶结合不稳定。
固定化脂肪酶的研究进展
固定化脂肪酶的研究进展固定化酶是一种将酶固定在一定载体上的技术，它可以有效地提高酶的稳定性、重复利用性和操作性，从而广泛应用于食品、制药、生物工程等领域。
其中，固定化脂肪酶是一种重要的酶制剂，具有广泛的应用前景。
本文将对固定化脂肪酶的研究进展进行介绍。
固定化脂肪酶最早应用于生产特定脂肪酸酯的催化反应。
通过将脂肪酶固定在载体上，可以有效地提高其催化活性和稳定性，从而使脂肪酶在催化作用中具有更长的寿命。
同时，固定化脂肪酶还可以简化生产过程，提高产品质量。
在固定化脂肪酶的载体选择上，常用的载体包括无机载体和有机载体。
无机载体主要包括多孔陶瓷、多孔玻璃、硅胶等，这些载体具有较大的比表面积和孔隙结构，可以提供较好的活性位点和固定脂肪酶的空间结构。
有机载体主要包括聚合物材料和纤维材料，通过调整聚合物的化学结构和纤维材料的纤维结构，可以实现对脂肪酶的有效固定，提高其催化活性和稳定性。
固定化脂肪酶的制备方法主要包括物理吸附、化学交联和共价连接。
物理吸附是将脂肪酶与载体之间的非共价相互作用力用于固定酶，例如静电引力、范德华力等。
化学交联是在载体上引入交联剂，使酶与载体之间形成共价键，从而实现酶的固定。
共价连接是通过化学反应在载体上引入活性基团，然后将酶与载体上的活性基团通过共价键连接。
固定化脂肪酶的应用主要包括生产特定脂肪酸酯、脂肪酸的转化、生物柴油的合成等。
在生产特定脂肪酸酯方面，固定化脂肪酶可以通过酯交换反应和酶解反应实现。
通过固定化脂肪酶催化，可以有效地控制反应条件，提高反应速率和产物选择性。
在脂肪酸转化方面，固定化脂肪酶可以催化饱和脂肪酸的脱饱和反应和反硝化反应，从而实现对脂肪酸的功能性改造。
在生物柴油的合成方面，固定化脂肪酶可以有效地催化酯交换反应和脂肪酸甲酯化反应，从而提高生物柴油的产率和质量。
除了以上应用外，固定化脂肪酶还可以应用于废水处理、食品加工、药物合成等领域。
通过固定化脂肪酶催化，可以实现废水中脂肪酸的降解，减轻环境污染。
固定化酶的研究进展和应用前景
固定化酶的研究进展和应用前景固定化酶是指将酶固定在固体载体上，并保持其生物活性的一种技术。
它有许多优点，如可重复使用、稳定性高、易于回收等，因此成为了生物技术领域一种非常有前途的研究方向。
一、固定化酶的发展历程固定化酶的概念最早可以追溯到20世纪50年代。
第一种固定化酶的载体是硅胶，随后又发展了许多种载体，如凝胶、海藻酸盐、纳米材料、磁性颗粒等。
随着技术的进步，目前已有各种方法来制备纳米载体和比之前更优异的凝胶载体。
同时，各种固定化酶的制备方法也在不断改进，包括共价结合、吸附、交联、包埋等。
二、固定化酶的应用固定化酶的应用范围非常广泛，包括生物催化、食品工业、医药工业、制药工业等。
其中，固定化酶在食品工业中的应用最为广泛。
如生产葡萄糖、果汁、醋等。
固定化酶也可以用于制药工业中的药品合成。
此外，还可以在纳米技术、环境保护、制垃圾处理等领域中找到应用。
三、固定化酶的优势1. 重复使用：固定化酶具有可重复使用的优势，节省了时间和成本，具有广泛应用前景。
2. 稳定性：与游离酶相比，固定化酶具有较高的稳定性和耐受性，并可在极端环境中保持其生物活性。
3. 易于回收：固定化酶可以设计成可在固定化酶中回收，增加了其经济价值。
四、固定化酶仍需解决的问题尽管固定化酶在许多领域中具有潜力，但仍存在一些问题。
1. 优化载体：优化载体并不是一件容易的事情，其选择需要结合具体的酶种和应用需求，存在一定的技术难度。
2. 降低成本：目前固定化酶的生产成本仍比较高，限制了其在一些领域中的推广。
3. 稳定性问题：目前许多固定化酶在长时间的储存或使用过程中还会出现酶失活的情况，这需要更好的研究与解决。
综合而言，固定化酶的广泛应用前景与其固有的优势是显而易见的。
在未来，我们需要持续关注固定化酶领域的研究与发展，加快技术优化和成本降低，更好地服务于人类的需求。
吸附法固定化酶的研究进展
近十年金属有机化合物固定化酶研究进展及展望
近十年金属有机化合物固定化酶研究进展及展望摘要：金属有机骨架材料(MOFs)凭借其较高的比表面积和孔体积、可设计和调控的孔径及结构,以及化学和热稳定性等特点,克服了传统固定化酶载体的孔径尺寸不可控、制备成本高、酶浸出、产物稳定性差等不足,近年来成为一类新型酶固定化载体。
首先,本文分类总结了MOFs固定化酶的特点和近几年发展进展。
文章最后展望了MOFs固定化酶未来发展前景，关键字：金属有机骨架材料，生物酶，固定化，研究进展，应用现状金属有机骨架材料（Metal Organic Frameworks，MOFs）凭借自身独特的性质如特定的主-客体相互作用及限域效应，极大提高了酶的负载率以及限制酶分子的流失，甚至极端环境下仍能维持酶的活性，近年来成为固定化酶载体的研究热点。
不同于传统载体，MOFs材料是由有机配体和金属离子在溶液中发生自组装而形成的一类具有周期性孔结构的结晶杂化材料。
由于其物理和化学性质的独特性，加上其化学和结构灵活多样的可调配性，使得MOFs材料在生物酶的固定领域具有巨大的应用价值[1, 2]。
1.MOFs固定化酶的方法常见MOFs固定酶的方法主要包括以下4种，即表面吸附、共价结合、孔道包埋和原位合成，见表1。
其中，表面吸附的温和操作条件使其成为保持酶构象和活性的理想选择；酶表面上丰富的氨基与MOFs的羧酸基团以共价偶联结合生成肽键则可以防止酶从MOFs中浸出；酶进入介孔MOFs的孔道或空腔完成包埋可以实现高酶负荷和低酶浸出；原位合成的优势在于克服了酶尺寸限制对固定在MOFs上的应用，并且即使在恶劣条件下也能表现出色的稳定性。
表1 利用MOFs载体固定酶的4种主要合成策略及其比较方法方法优势劣势原位合成制备条件温和，酶活性不受影响；快速合成条件限于水溶液；MOFs种类较少表面吸附操作简单；绿色化学酶与载体作用力弱，易流失；耗时；强静电相互作用可能影响蛋白质构象，从而导致酶活性下降共价键法酶与载体之间作用力强操作复杂；化学试剂引入可能对酶活性有影响孔道包埋酶负载率高且不易流失对MOFs孔径（大多限于介孔）、酶尺寸、形状都有要求1.MOFs固定化酶的特点MOFs用于酶的固定化具有4个显著的特点，即可重复使用性、高选择性和催化活性、高稳定性和水耐受性。
酶固定化技术的最新研究进展
西安工程大学学报J o u r n a l o f X i a n P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y第38卷第1期(总185期)2024年2月V o l .38,N o .1(S u m.N o .185)引文格式:潘虹,陆天炆,王晓军,等.酶固定化技术的最新研究进展[J ].西安工程大学学报,2024,38(1):83-91.P A N H o n g ,L U T i a n w e n ,WA N G X i a o j u n ,e t a l .R e c e n t a d v a n c e s i n e n z y m e i mm o b i l i z a t i o n t e c h n o l o g y [J ].J o u r n a l o f X i a n P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y,2024,38(1):83-91. 收稿日期:2023-08-06 修回日期:2023-10-21基金项目:陕西省自然科学基础研究计划项目(2021J Q -672㊁2022J Q -117);陕西省教育厅专项科研计划项目(22J K 0399) 通信作者:潘虹(1988 ),女,讲师,博士,研究方向为固定化酶和多孔水凝胶㊂E -m a i l :441595837@q q.c o m 酶固定化技术的最新研究进展潘 虹,陆天炆,王晓军,洪一楠(西安工程大学环境与化学工程学院,陕西西安710048)摘要 酶作为一种催化性能好且安全可靠的生物催化剂,在食品㊁医药及环境治理等诸多领域得到了广泛应用,但因受限于游离酶较差的环境稳定性而难以实现进一步的工业化应用㊂酶固定化技术有助于提高游离酶对敏感环境的耐受性和操作过程中的稳定性,大大缩减了应用成本㊂回顾了近五年内固定化技术的发展及现状,总结了吸附法㊁结合法等传统固定化方法,共固定化酶法等新型固定化方法,以及天然材料载体㊁复合材料载体和纳米载体等不同固定化载体在各个领域的研究进展㊂相比于游离酶,固定化酶体系在稳定性和重复使用性等方面得到了显著提升,但同时也存在一些不足,如固定后的活性回收率降低㊁载体合成途径繁琐且成本较高以及固定化酶作用机理尚不完善等㊂结合这些不足之处提出了酶固定化技术在未来的发展方向㊂关键词 酶固定化;固定化载体;固定化方法;纳米载体;共固定开放科学(资源服务)标识码(O S I D )中图分类号:Q 814.2 文献标志码:AD O I :10.13338/j .i s s n .1674-649x .2024.01.011R e c e n t a d v a n c e s i n e n z y m e i m m o b i l i z a t i o n t e c h n o l o g yP A N H o n g ,L U T i a n w e n ,WA N G X i a o ju n ,H O N G Y i n a n (S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a l a n d C h e m i c a l E n g i n e e r i n g ,X i a n P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y,X i a n 710048,C h i n a )A b s t r a c t A s a n e f f i c i e n t a n d s a f e b i o c a t a l y s t ,e n z y m e s h a v e b e e n w i d e l y u s e d i n m a n yf i e l d s s u c h a s f o o d ,m e d i c i n e a n d e n v i r o n m e n t a lg o v e r n a n c e ,b u t i t i s d i f f i c u l t t o r e a l i z e f u r th e ri n d u s t r i a l a p-p l i c a t i o n d u e t o t h e p o o r e n v i r o n m e n t a l s t a b i l i t y o f f r e e e n z y m e s .E n z y m e i mm o b i l i z a t i o n t e c h -n o l o g y h e l p s t o i m p r o v e t h e t o l e r a n c e o f f r e e e n z y m e s t o s e n s i t i v e e n v i r o n m e n t s a n d t h e s t a b i l i t yd u r i n g o pe r a t i o n ,a n d g r e a t l y r e d u c e s t h e a p p l i c a t i o n c o s t .T h i s p a p e r r e v i e w s t h e d e v e l o pm e n t a n d c u r r e n t s i t u a t i o n o f i mm o b i l i z a t i o n t e c h n o l o g yi n t h e p a s t f i v e y e a r s ,a n d s u mm a r i z e s t h e r e -s e a r c h p r o g r e s s o f d i f f e r e n t i mm o b i l i z a t i o n m e t h o d s(i n c l u d i n g t r a d i t i o n a l i mm o b i l i z a t i o n m e t h-o d s s u c h a s a d s o r p t i o n m e t h o d a n d b i n d i n g m e t h o d a n d n e w i mm o b i l i z a t i o n m e t h o d s s u c h a s c o-i mm o b i l i z a t i o n e n z y m e m e t h o d)a n d i mm o b i l i z a t i o n c a r r i e r s(i n c l u d i n g n a t u r a l m a t e r i a l c a r r i e r s, c o m p o s i t e c a r r i e r s a n d n a n o c a r r i e r s)i n v a r i o u s f i e l d s.I n g e n e r a l,c o m p a r e d w i t h f r e e e n z y m e s, t h e i mm o b i l i z e d e n z y m e s y s t e m h a s b e e n s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e d i n t e r m s o f s t a b i l i t y a n d r e u s-a b i l i t y.H o w e v e r,t h e r e a r e s o m e s h o r t c o m i n g s,s u c h a s l o w e r r e c o v e r y r a t e a f t e r i mm o b i l i z a-t i o n,c u m b e r s o m e a n d c o s t l y c a r r i e r s y n t h e s i s p a t h w a y,a n d i m p e r f e c t m e c h a n i s m o f i mm o b i l i z a-t i o n e n z y m e.F i n a l l y,t h e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n o f t h e t e c h n o l o g y i n t h e f u t u r e w a s p u t f o r w a r d b a s e d o n t h e s e s h o r t c o m i n g s.K e y w o r d s e n z y m e i mm o b i l i z a t i o n;i mm o b i l i z a t i o n c a r r i e r s;i mm o b i l i z a t i o n m e t h o d;n a n o c a r r i-e r s;c o-i mm o b i l i z a t i o n0引言生物酶是一类具有催化效率高㊁专一性强的生物催化剂[1],其本质是一种蛋白质㊂因此,生物酶通常需在常温常压等温和条件下才能表现出其高催化性能,当离开特定环境就会出现酶活性和稳定性迅速降低的缺点[2]㊂活性炭可以吸附蔗糖酶进行蔗糖水解,且保持了蔗糖酶较好的催化活性[3]㊂由此,固定化酶的思想被首次提出㊂随后,研究人员开始通过一系列酶固定化技术来改善游离酶存在的缺点㊂酶固定化技术就是指将游离酶通过一定的技术手段固定在某些不溶性载体上,进而使其在敏感环境下仍然表现出较高的稳定性和酶活性[4]㊂经固定化后的酶,可以借助载体的保护作用或者与载体之间相互作用,保护了酶蛋白的空间构象[5],进而提高了对p H㊁温度㊁重金属离子等影响因素的耐受性㊂同时,固定化酶可以通过简单的离心过滤等手段从反应体系中分离出来,促进漆酶的回收和重复使用[6]㊂目前,固定化酶技术已经在食品加工[7]㊁生物传感器[8]㊁纺织印染废水处理[9-10]㊁生物漂白[11]等诸多领域得到广泛的应用,其固定化技术也表现出愈发成熟的发展㊂本文综述了近五年酶固定化技术的发展,重点表现在固定化方法和固定化载体上,以及酶固定化技术在多个领域的应用㊂1酶固定化方法酶固定化方法可分为传统固定化方法和新型固定化方法㊂表1列出来近五年的一些酶固定化技术所用的方法㊂表1固定化酶所用固定化方法T a b.1I mm o b i l i z a t i o n m e t h o d s u s e d i n d i f f e r e n t i mm o b i l i z a t i o n t e c h n i q u e s固定化方法固定化对象载体材料参考文献传统固定化方法吸附法漆酶/α-淀粉酶生物炭/复合晶凝胶[12-13]共价结合法脂肪酶M I L-53(F e)/球形S i O2[14-15]化学交联法漆酶/葡萄糖淀粉酶磁性纳米粒/纳米S i O2[16-19]包埋法漆酶海藻酸铜微球[20]新型固定化方法吸附-交联法脂肪酶/β-葡糖糖苷酶大孔树脂/纳米S i O2[21-22]吸附-包埋法多种酶/纤维素酶多孔淀粉-阿拉伯胶微囊体/仿生S i O2[23-24]交联-包埋法漆酶聚集体介孔S i O2[25]脂肪酶/磷脂酶聚乙烯亚胺[26]共固定法葡萄糖淀粉酶/葡萄糖氧化酶S i O2[27]葡萄糖氧化酶/辣根过氧化物酶磁性聚乙二醇微凝胶颗粒[28]1.1传统固定化方法1.1.1吸附法吸附法即物理吸附,物理吸附是一种简单易行的方法,通过氢键㊁疏水作用和范德华力等相互作用48西安工程大学学报第38卷使酶吸附到不溶于水的载体表面,该方法操作步骤简洁且不需要额外添加化学试剂,但其固定效果较差且容易受外界条件影响[29]㊂WA N G等采用吸附法将漆酶固定在碱改性生物炭(A-M B)上实现对孔雀石绿(MG)的吸附降解,结果表明,A-M B对MG 表现出最大吸附量757.58m g/g,固定化漆酶A/l a c @A-M B对MG的去除率可达97.70%,10次循环后仍然表现出超过75%的去除率[12]㊂A C E T等以沸石颗粒(P P A)为原料,通过简单方法制备了C u2+-A P P a C包埋型复合晶凝胶(C u2+-A P P a C)用于α-淀粉酶吸附固定,结果表明,α-淀粉酶最大吸附量可达858.7m g/g,同时相较于游离酶,其操作稳定性和存储稳定性也表现出明显的优势[13]㊂1.1.2结合法结合法是利用酶的侧链基团与载体表面的基团发生反应形成共价键,利用共价键将酶固定在载体上[30]㊂G H A S E M I等将M I L-53(F e)通过表面官能化对2种脂肪酶进行共价固定,结果显示脂肪酶固定化体系虽然没有实现对酶的高负载,但仍然表现出更广泛的温度和p H值稳定性,同时实现了酶的可重复使用能力和稳定性的显著改善[14]㊂此外,共价结合法由于化学键的形成,容易使酶的蛋白质构象发生改变,从而降低酶活性[31]㊂F A N等采用戊二醛多点共价结合法和吸附-交联法,以球形二氧化硅为载体,固定化皱纹假丝酵母脂肪酶(C R L),结果表明,多点共价处理后脂肪酶二级结构发生变化,使酶的残余活力下降[15]㊂但相比之下,共价结合法制备的酶体系具有更好的重复使用性和稳定性,使其在酸化油脂催化水解中更有潜力㊂1.1.3化学交联法交联法是通过一些双功能试剂将酶和载体进行连接[31],主要用到的交联剂有戊二醛㊁1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(E D C)㊁二醛淀粉和二醛纤维素[30,32-33]等㊂C H E N等以戊二醛作为交联剂制备了一种具有超顺磁性的固定化漆酶F e3O4@S i O2-N H2-L a c,该固定化体系表现出了良好的稳定性,对有机溶剂㊁金属离子有显著的耐受性和良好的循环使用性,同时在对酚类化合物的去除降解方面也表现出巨大的潜力[16]㊂Q I U等以二醛淀粉为交联剂,采用共价固定法将漆酶在离子液体改性的磁性纳米载体上进行固定,较于其他固定化漆酶,在处理含酚废水中表现出更大优势[17]㊂然而常见的交联剂在固定化过程往往会表现出一定的负面影响[34],为此研究人员着手发掘绿色安全的新型交联剂来避免这种负面影响㊂例如,O U Y A N G等提出了一种新的绿色高效固定化酶的方法 京尼平苷酶解物作为交联剂固定化漆酶[18]㊂与直接使用京尼平或戊二醛作为交联剂,该方法绿色㊁安全,可应用于需要严格控制毒性的食品和医药行业㊂D A N I E L L I等研究了一种双功能交联剂2,5-二甲酰基呋喃(D F F)将葡糖淀粉酶固定在氨基官能化甲基丙烯酸树脂上[19]㊂使用海洋细菌费氏弧菌进行了生态毒性测定,相比于戊二醛,D F F表现出更低的生物毒性㊂1.1.4包埋法包埋法是将酶固定在聚合物材料的网格结构或微囊结构等多空隙载体中[35]㊂这种方法可以提供更好的保护和稳定性,限制了酶的扩散㊂但同时也存在孔隙的扩散阻碍,使得该方法的循环使用效率下降㊂例如,L A T I F等采用包埋法将漆酶固定化在海藻酸铜微球上进行双酚A的降解[20]㊂相比于游离酶,固定化漆酶表现出更高的p H㊁温度稳定性及储存稳定性,但在循环使用5次后剩余酶活降到了21.5%㊂1.2新型固定化方法1.2.1传统固定化方法的改进传统的单一固定化方法进行酶固定往往存在各自的缺点,因此出现了将单一方法进行两两结合来固定化酶的改进方法㊂常见的包括吸附-交联法[21-22]㊁吸附-包埋法[23-24]㊁交联-包埋法[25]等㊂例如,F A T H A L I等以介孔二氧化硅为载体,采用交联-包埋相结合的固定化方法制备了包埋交联漆酶聚集体(E-C L E A)[25]㊂相对于游离漆酶,条件优化后的固定化漆酶显示出较好的热稳定性和p H稳定性㊂此外E-C L E A存储21d仍然具有较高的相对活性,在重复使用20次后,其活性保持率可达初始活性的79%㊂对污染废水中苯酚的去除率可达73%[25]㊂1.2.2共固定化酶法共固定化酶是指将多种酶同时固定化在同一载体上的一种方法㊂A R A N A-P EÑA等实现了将5种酶进行逐层固定化的策略,使得整个固定化酶体系的活性明显增强[26]㊂与单一酶的固定化相比,共固定化酶法通常具有更大的优势㊂在保证了固定化后酶稳定性提高的同时,不同酶在共固定后,由于处于58第1期潘虹,等:酶固定化技术的最新研究进展同一载体上,酶之间可以发挥协同作用,且反应底物可以连续在酶之间传递,从而简化了反应步骤㊂G A O等制备了一种化学酶级联反应体系(G A&G O x@A u-S i O2),实现葡萄糖淀粉酶(G A)和葡萄糖氧化酶(G O x)共固定化[27]㊂借助于双酶和载体之间的级联效应,实现了从可溶性淀粉中高效提取葡萄糖酸㊂在保证了固定化双酶稳定性的同时,A u的加入可以使中间产物H2O2快速脱除,显著提高固定化体系的重复利用率㊂类似地,L I U等制备了一种具有可逆热响应释放的双酶固定化体系共固定G O x和辣根过氧化物酶(H R P),在葡萄糖浓度检测过程中表现出优于单酶检测试剂盒的良好性能[28]㊂此外,有学者研究发现,对于如漆酶这种绿色催化剂,较低的氧化还原电位大大限制了其在各个领域中的应用㊂但发现在固定化体系中引入具有高氧化还原电位的介体可以弥补漆酶的这一不足[36]㊂L O U等基于MO F s膜实现了漆酶和介体A B T S的共固定化,结果显示,固定化漆酶的底物亲和力要高于游离漆酶[37]㊂2酶固定化载体用于酶固定化的载体主要包括天然载体㊁人工合成载体和纳米载体,见表2㊂在选择固定化载体时要充分考虑具体的应用领域和需求等㊂表2固定化酶所用载体材料T a b.2 C a r r i e r s f o r i mm o b i l i z e d e n z y m e材料类别载体材料固定化对象固定化方法参考文献天然材料羧甲基纤维素漆酶包埋法[38]琼脂糖脂肪酶吸附法[39]磁性壳聚糖葡萄糖氧化酶共价结合法[40]藻酸盐脱氢酶/蛋白酶吸附法/包埋法[41-42]壳聚糖-黏土复合微球漆酶+介体包埋法[43]海藻酸钠-壳聚糖中性蛋白酶包埋法[44]人工合成材料改性二氧化硅乳酸脱氢酶/碳酸酐酶/甲酸脱氢酶化学交联法/共价结合法[45-47]二氧化钛漆酶吸附法[48]硅酸盐漆酶/葡萄糖氧化酶吸附-共价结合法/吸附法[49-50]氧化铝漆酶共价结合法[51]聚酰胺-胺树枝状大分子脂肪酶化学交联法[52]聚乙烯醇水凝胶-硅胶烯还原酶包埋法[53]二氧化硅-壳聚糖漆酶共价结合法[54]纳米材料磁性纳米粒子漆酶共价结合法[55]金属有机框架MO F s漆酶化学交联法[56]介孔Z I F-8过氧化物酶化学交联法[57]中空微球漆酶吸附法[58]共价有机框架C O F葡萄糖氧化酶+F e3O4吸附法[59]金属酚醛网络M P N酒精脱氢酶吸附法[60]磁性纳米颗粒漆酶+介体A B T S吸附法[61]2.1天然载体材料天然载体最大的优点就是来源广泛㊁低成本和低生物毒性㊂常用的天然载体有纤维素[38]㊁琼脂糖[39]㊁壳聚糖[40]和藻酸盐[41-42]等㊂同时,将天然载体杂化后用于酶固定化可以表现出更优良的固定化能力㊂M E H A N D I A[43]等利用天然载体制备了壳聚糖-黏土复合微球(C C B-L),采用包埋法对漆酶和介体进行共固定㊂微球在洗涤和储存期间均未观察到酶泄漏㊂同时固定化漆酶-介体体系通过填充床反应器系统(P B R S),对纺织废水的脱色率可达78%,C O D㊁B O D以及毒性水平均下降㊂类似地, B A I等将海藻酸钠和壳聚糖交联形成复合凝胶球,采用包埋法固定中性蛋白酶[44]㊂固定化酶在较宽的p H(5~8)和温度(30~80ħ)范围表现出高于游离酶的相对活性,循环使用性和存储稳定性也保持在良好水平㊂68西安工程大学学报第38卷2.2人工合成载体材料2.2.1无机材料无机材料来源广泛㊁合成简单㊁机械强度高,可以直接用于酶的固定㊂常见的无机材料有二氧化硅[45]㊁二氧化钛[48]㊁硅酸盐[49-50]和氧化铝[51]等㊂为了提高固定化效率,常常会先对无机材料进行表面改性再用于固定化㊂Z H A I等使用聚乙烯亚胺(P E I)和多巴胺的共沉积对二氧化硅微球进行改性,用于C O2酶促转化甲酸盐㊂优化后P D A/P E I-S i O2载体使得甲酸盐合成的初始反应速率从13.4倍增加至27.2倍㊂再通过固定化碳酸酐酶(C A)后,甲酸盐的合成速率增加到48.6倍[46]㊂随后,L I U等同样对S i O2微球进行P E I的表面改性后用来固定化甲酸脱氢酶,同样实现了C O2酶促转化甲酸盐的高效合成[47]㊂2.2.2高分子材料人工合成的高分子材料具有良好的结构刚性和其他优良的力学性能㊂如聚酰胺㊁聚乙烯醇等具有良好的固定化能力㊂Z H A O等采用3种胺类试剂将聚酰胺-胺树枝状大分子(P AMAM)接枝到F e3O4纳米粒子上,利用戊二醛作为交联剂得到了不同代数的F e3O4@S i O2/P AMAM磁性纳米载体[52]㊂固定化酶表现出相对游离酶更高的活性,而且改善了其在更宽的p H和温度范围内的耐受性㊂A L A GÖZ等先用聚乙烯醇水凝胶包裹烯还原酶(E R),再固定到氨基官能化的硅胶上㊂包埋后的E R比游离E R的热稳定性高34.4倍㊂在重复使用10次后,固定后的E R仍保持其初始活性的85%[53]㊂2.2.3复合材料针对有机㊁无机材料在实际应用中存在的不足,不少文献报道了将2类材料通过物理或化学手段进行复合得到新型复合材料,可以得到性能更优的固定化载体㊂例如,G I R E L L I等将二氧化硅和壳聚糖杂化得到复合材料,相比单材料拥有更好的机械强度㊁热稳定性及生物相容性㊂存储30d后仍具有大于70%的相对活性㊂对漆酶进行固定化后,固定化率达到92%,在较宽的温度和p H范围内固定化后漆酶表现出的稳定性也要高于游离漆酶,重复循环利用15次剩余活性仍在61%以上[54]㊂2.3纳米材料载体纳米材料凭借其小尺寸㊁高表面积和易改性等特点,成为了酶固定化载体研究的焦点㊂各种改性后的纳米材料也在酶固定化领域得到蓬勃发展㊂2.3.1磁性纳米载体磁性纳米载体是一种可以通过外部磁场实现固定化酶快速分离的良好材料㊂凭借这种磁学性质和低生物毒性[16],其在固定化载体的选择上表现突出㊂F e3O4是被广泛使用的一种磁性材料㊂但由于纯F e3O4自身的表面惰性和高团聚,往往需要对其进行表面改性后再应用于固定化㊂R A N等制备了一种壳核结构的磁性纳米载体F e3O4@M o S2@P E I 用于漆酶固定㊂在二硫化钼(M o S2)和聚乙烯亚胺(P E I)的修饰下,磁性载体拥有较大的比表面积并减弱了自身团聚效应,对漆酶的负载量可达120m g/g,酶活回收率可达90%,同时对于水中持久性致癌有机污染物也表现出了良好的降解效率[55]㊂2.3.2介孔纳米载体介孔材料作为一种多孔材料,凭借多孔结构和大的比表面积,也是酶固定化的理想载体㊂金属有机框架(MO F s)[56]凭借着可调控的孔径和较大的比表面积在酶固定化方面得到广泛应用㊂L I等采用水热法合成氨基官能化的MO F材料制备固定化漆酶,在最优条件下实现了95%的刚果红去除率,6次循环后降解率仍达到84.63%[56]㊂L U等以酵母为生物模板,将Z I F-8自组装到酵母上得到杂合Y@ Z I F-8,再用交联剂固定过氧化物酶得到Y@Z I F-8 @t-C A T㊂固定化酶的温度㊁p H耐受性得到提高,更值得一提的是固定化酶在存储45d后活性仍保持在99%以上[57]㊂除此以外,T A N G等还制备了具有中空结构的共价有机骨架微球(H-C O F-OM e)[58]㊂这种孔缺陷的中空结构有助于加快反应物的扩散,从而改善催化反应过程,对四环素具有优秀的降解效果㊂2.3.3金属纳米载体金属纳米材料由于引入了金属离子,可以提高载体的理化性质,在酶固定化过程中表现出重要作用㊂F U等将F e3+/F e2+固定到纳米花形的共价有机框架(C O F)中实现了固定化酶的磁分离[59]㊂L I 等研究了以磁性F e3O4为核,将单宁酸(T A)与不同类型金属离子(C u㊁F e㊁Z n㊁M n㊁A u)配位获得了用于固定化的金属酚醛网络(M P N)涂层[60]㊂不同金属离子的不同极化能力对M P N涂层的亲水性和疏水性造成影响,从而给酶的固定化效率㊁催化活性78第1期潘虹,等:酶固定化技术的最新研究进展和稳定性带来影响㊂对于漆酶而言,引入C u2+对漆酶的活性中心具有正向的促进作用,可以大大提高固定化漆酶的催化活性和底物亲和力[61]㊂3结论与展望生物酶作为一种极具潜力的生物催化剂,通过固定化技术使其在污染物的降解㊁食品加工㊁生物传感器等诸多领域得到了广泛应用㊂酶固定化技术促使酶在较宽的p H值和温度范围下表现出更优良的催化活性,大大提高了生物酶在敏感环境下的稳定性,实现了生物酶的可分离性及循环使用性㊂但目前看来,酶固定化技术依然存在一些不足㊂1)酶在固定化后,由于载体的存在使得底物扩散受阻,无法与酶充分接触,导致酶活性降低㊂可以通过基因工程技术从酶本身出发,利用定点突变或基因重组改变酶结构来提高酶活㊂同时,通过掺杂合适的单一过渡金属离子或多金属离子协同作用激发酶活也值得深入研究㊂2)目前固定化酶技术在污染物降解等领域的实际应用已经颇为成熟,但对于更深层次的作用机制还停留在较为浅薄的层面㊂在未来,随着生物信息技术的不断发展,将固定化酶技术与计算机模拟技术交叉,利用计算机软件模拟分析更深层次的机制原理,可以更好地掌握酶固定化技术㊂3)酶固定化技术仍处在实验室研究阶段,在实现更大规模的工业化应用仍然存在较大的挑战㊂同时,考虑到有些固定化载体制备的时间成本和资金成本,载体若仅用于一次固定化后就无法回收再利用就会造成过度浪费㊂如何实现固定化酶失活后固定化载体与酶的高效分离,从而实现载体的循环使用是一个新的挑战㊂因此,酶固定化技术仍然处在不断发展进步的阶段,需要更多的科研者来完善研究㊂参考文献(R e f e r e n c e s)[1]刘茹,焦成瑾,杨玲娟,等.酶固定化研究进展[J].食品安全质量检测学报,2021,12(5):1861-1869.L I U R,J I A O C J,Y A N G L J,e t a l.A d v a n c e s o f e n-z y m e i mm o b i l i z a t i o n[J].J o u r n a l o f F o o d S a f e t y&Q u a l i t y,2021,12(5):1861-1869.(i n C h i n e s e)[2] L I U D M,D O N G C.R e c e n t a d v a n c e s i n n a n o-c a r r i e ri mm o b i l i z e d e n z y m e s a n d t h e i r a p p l i c a t i o n s[J].P r o c e s sB i o c h e m i s t r y,2020,92:464-475.[3] MA G H R A B Y Y R,E L-S HA B A S Y R M,I B R A H I M AH,e t a l.E n z y m e i mm o b i l i z a t i o n t e c h n o l o g i e s a n d i n-d u s t r i a l a p p l i c a t i o n s[J].A C S O me g a,2023,8(6):5184-5196.[4]贾峰,郑连炳,王志强.生物酶固定化技术研究现状[J].资源节约与环保,2020(4):116.J I A F,Z H E N G L B,WA N G Z Q.R e s e a r c h s t a t u s o fb i o l o g ic a l e n z y m e i mm o b i l i z a t i o n t e c h n o l o g y[J].R e-s o u r c e s E c o n o m i z a t i o n&E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n, 2020(4):116.(i n C h i n e s e)[5] L U J W,N I E M F,L I Y R,e t a l.D e s i g n o f c o m p o s i t en a n o s u p p o r t s a n d a p p l i c a t i o n s t h e r e o f i n e n z y m e i m-m o b i l i z a t i o n:A r e v i e w[J].C o l l o i d s a n d S u r f a c e s B:B i o i n t e r f a c e s,2022,217:112602.[6] Z HA N G W,Z HA N G Z,J I L R,e t a l.L a c c a s e i mm o b i-l i z e d o n n a n o c o m p o s i t e s f o r w a s t e w a t e r p o l l u t a n t s d e g-r a d a t i o n:C u r r e n t s t a t u s a n d f u t u r e p r o s p e c t s[J].B i o-p r o c e s s a n d B i o s y s t e m s E n g i n e e r i n g,2023,46(11): 1513-1531.[7] B A C K E S E,K A T O C G,C O R RÊA R C G,e t a l.L a c-c a s e s i n f o od p r o ce s s i n g:C u r r e n t s t a t u s,b o t t l e n e c k sa n d p e r s p e c t i v e s[J].T r e n d s i n F o o d S c i e n c e&T e c h-n o l o g y,2021,115:445-460.[8] K A D A M A A,S A R A T A L E G D,G H O D A K E G S,e t a l.R e c e n t a d v a n c e s i n t h e d e v e l o p m e n t o f l a c c a s e-b a s e d b i o-s e n s o r s v i a n a n o-i m m o b i l i z a t i o n t e c h n i q u e s[J].C h e m o s e n-s o r s,2022,10(2):58.[9] Y A V A S E R R,K A R A GÖZ L E R A A.L a c c a s e i mm o b i-l i z e d p o l y a c r y l a m i d e-a l g i n a t e c r y o g e l:A c a n d i d a t e f o r t r e a t m e n t o f e f f l u e n t s[J].P r o c e s s B i o c h e m i s t r y,2021, 101:137-146.[10]MA O G T,WA N G K,WA N G F Y,e t a l.A n e n g i-n e e r e d t h e r m o s t a b l e l a c c a s e w i t h g r e a t a b i l i t y t o d e-c o l o r i z e a nd de t o x if y m a l a c h i t eg r e e n[J].I n t e r n a t i o n-a l J o u r n a l o f M o l e c u l a r S c i e n c e s,2021,22(21):11755.[11] S HA R MA A,J A I N K K,S R I V A S T A V A A,e t a l.P o t e n t i a l o f i n s i t u S S F l a c c a s e p r o d u c e d f r o m G a n o-d e r m a l u c i d u m R C K2011i n b i o b l e a c h i n g o f p a p e rp u l p[J].B i o p r o c e s s a n d B i o s y s t e m s E n g i n e e r i n g,2019,42(3):367-377.[12]WA N G Z B,R E N D J,Z HA N G X Q,e t a l.A d s o r p-t i o n-d e g r a d a t i o n o f m a l a c h i t e g r e e n u s i n g a l k a l i-m o d-i f i e d b i o c h a r i mm o b i l i z e d l a c c a s e u n d e r m u l t i-m e t h-o d s[J].A d v a n c e d P o w d e r T e c h n o l o g y,2022,33(11):103821.88西安工程大学学报第38卷[13] A C E TÖ,I N A N A N T,A C E T BÖ,e t a l.α-a m y l a s ei mm o b i l i z e d c o m p o s i t e c r y o g e l s:S o m e s t u d i e s o n k i-n e t i c a n d a d s o r p t i o n f a c t o r s[J].A p p l i e d B i o c h e m i s t r ya n d B i o t e c h n o l o g y,2021,193(8):2483-2496.[14] G HA S E M I S,Y O U S E F I M,N I K S E R E S H T A,e t a l.C o v a l e n t b i n d i n g a n d i n s i t u i mm o b i l i z a t i o n o f l i p a s e so n a f l e x i b l e n a n o p o r o u s m a t e r i a l[J].P r o c e s s B i o-c h e m i s t r y,2021,102:92-101.[15] F A N X L,Z HA N G P B,F A N M M,e t a l.E f f e c t o fg l u t a r a l d e h y d e m u l t i p o i n t c o v a l e n t t r e a t m e n t s o n i m-m o b i l i z e d l i p a s e f o r h y d r o l y s i s o f a c i d i f i e d o i l[J].A p-p l i e d B i o c h e m i s t r y a n d B i o t e c h n o l o g y,2023,195(11):6942-6958.[16] C H E N Z H,Y A O J,M A B,e t a l.A r o b u s t b i o c a t a l y s tb a s e d o n l ac c a s e i m m o b i l i z ed s u pe r p a r a m a g n e t i c F e3O4@S i O2-N H2n a n o p a r t i c l e s a n d i t s a p p l i c a t i o n f o r d e g r a-d a t i o n o f c h l o r o p he n o l s[J].C h e m o s p h e r e,2022,291:132727.[17] Q I U X,WA N G Y,X U E Y,e t a l.L a c c a s e i mm o b i l i z e do n m a g n e t i c n a n o p a r t i c l e s m o d i f i e d b y a m i n o-f u n c-t i o n a l i z e d i o n i c l i q u i d v i a d i a l d e h y d e s t a r c h f o r p h e-n o l i c c o m p o u n d s b i o d e g r a d a t i o n[J].C h e m i c a l E n g i-n e e r i n g J o u r n a l,2020,391:123564.[18] O U Y A N G J,P U S J,WA N G J Z,e t a l.E n z y m a t i c h y-d r o l y s a te ofg e n i p o s i d e d i r e c t l y a c t s a s c r o s s-l i n k i n ga g e n t f o r e n z y m e i mm ob i l i z a t i o n[J].P r oc e s s B i o-c h e m i s t r y,2020,99:187-195.[19] D A N I E L L I C,V A N L A N G E N L,B O E S D,e t a l.2,5-F u r a n d i c a r b o x a l d e h y d e a s a b i o-b a s e d c r o s s l i n k i n g a-g e n t r e p l a c i n g g l u t a r a l d e h y d e f o r c o v a l e n t e n z y m ei mm o b i l i z a t i o n[J].R S C A d v a n c e s,2022,12(55):35676-35684.[20] L A T I F A,MA Q B O O L A,S U N K,e t a l.I mm o b i l i z a-t i o n o f t r a m e t e s v e r s i c o l o r l a c c a s e o n C u-a l g i n a t eb e a d s f o r b i oc a t a l y t i cde g r a d a t i o n of b i s p h e n o l A i nw a t e r:O p t i m i z e d i mm o b i l i z a t i o n,d e g r a d a t i o n a n dt o x i c i t y a s s e s s m e n t[J].J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a lC h e m i c a l E n g i n e e r i n g,2022,10(1):107089.[21] N U R A L I Y A H A,P E R D A N I M S,P U T R I D N,e t a l.E f f e c t o f a d d i t i o n a l a m i n o g r o u p t o i m p r o v e t h e p e r f o r m-a n c e o f i m m ob i l i z e d l i p a s e f r o m a s p e r g i l l u s N i g e r b y a d-s o r p t i o n-c r o s s l i n k i n g m e t h o d[J].F r o n t i e r s i n E n e r g yR e s e a r c h,2021,9:616945.[22] N A S E E R S,O U Y A N G J,C H E N X,e t a l.I mm o b i-l i z a t i o n o fβ-g l u c o s i d a s e b y s e l f-c a t a l y s i s a n d c o m-p a r e d t o c r o s s l i n k i n g w i t h g l u t a r a l d e h y d e[J].I n t e r-n a t i o n a l J o u r n a l o f B i o l o g i c a l M a c r o m o l e c u l e s,2020,154:1490-1495.[23] Z HA N G Z W,Z HA O F,M E N G Y L,e t a l.M i c r o e n-c a p s u l a t i o n o f t h e e n z y m e b r e a k e r b yd o u b l e-l a ye re m b e d d i n g m e t h o d[J].S P E J o u r n a l,2023,28(2):908-916.[24] L OM B A R D I V,T R A N D E M,B A C K M,e t a l.F a c i l ec e l l u l a s e i mm o b i l i s a t i o n o n b i o i n s p i r ed s i l i c a[J].N a n o m a t e r i a l s,2022,12(4):626.[25] F A T H A L I Z,R E Z A E I S,A L I F A R A M A R Z I M,e t a l.C a t a l y t i c p h e n o l r e m o v a l u s i n g e n t r a p p e d c r o s s-l i n k e dl a c c a s e a g g r e g a t e s[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f B i o l o g i c a lM a c r o m o l e c u l e s,2019,122:359-366.[26] A R A N A-P E N A S,R I O S N S,M E N D E Z-S A N C H E ZC,e t a l.C o i mm o b i l i z a t i o n o f d i f f e r e n t l i p a s e s:S i m p l el a y e r b y l a y e r e n z y m e s p a t i a l o r d e r i n g[J].I n t e r n a-t i o n a l J o u r n a l o f B i o l o g i c a l M a c r o m o l e c u l e s,2020,145:856-864.[27] G A O J,WA N G Z F,G U O R R,e t a l.E f f i c i e n t c a s-c ade c o n v e r s i o n of s t a r c h t og l u c o n i c a c i d b y a ch e-m o e n z y m a t i c s y s t e m w i t h c o-i mm o b i l i z e d A u n a n o p-a r t i c l e s a n d e n z y m e s[J].C a t a l y s i s S c i e n c e&T e c h-n o l o g y,2023,13(4):991-999.[28] L I U Z Y,Z HA N G Z,HU A N G C Q,e t a l.I R780-d o pe d c o b a l tf e r r i t e n a n o p a r t i c l e s@p o l y(e t h y l e n eg l y c o l)m i c r o g e l s a s d u a l-e n z y m e i mm o b i l i z e d m i c r o-s y s t e m s:P r e p a r a t i o n s,p h o t o t h e r m a l-r e s p o n s i v e d u a l-e n z y m e r e l e a s e,a n d h i g h l y ef f i c i e n t r e c y c l i n g[J].J o u r n a l o f C o l l o i d a n d I n t e r f a c e S c i e n c e,2023,644:81-94.[29] L I A N G S,WU X L,X I O N G J,e t a l.M e t a l-o r g a n i cf r a m e w o r k s a s n o v e l m a t r i c e s f o r e f f i c i e n t e n z y m ei mm o b i l i z a t i o n:A n u p d a t e r e v i e w[J].C o o r d i n a t i o nC h e m i s t r y R e v i e w s,2020,406:213149.[30]杨月珠,李章良,吕源财,等.漆酶的固定化技术及固定化漆酶载体材料研究进展[J].净水技术,2022,41(9):8-17.Y A N G Y Z,L I Z L,LÜY C,e t a l.R e s e a r c h p r o g r e s s o f l a c c a s e i mm o b i l i z a t i o n t e c h n o l o g y a n d i mm o b i l i z e dl a c c a s e c a r r i e r m a t e r i a l s[J].W a t e r P u r i f i c a t i o n T e c h-n o l o g y,2022,41(9):8-17.(i n C h i n e s e) [31]张璟譞,高兵兵,何冰芳.生物催化中的酶固定化研究进展[J].生物加工过程,2022,20(1):9-19.Z HA N G J X,G A O B B,H E B F.R e s e a r c h p r o g r e s s o f e n z y m e i mm o b i l i z e d i n b i o c a t a l y s i s[J].C h i n e s eJ o u r n a l o f B i o p r o c e s s E n g i n e e r i n g,2022,20(1):9-19.98第1期潘虹,等:酶固定化技术的最新研究进展(i n C h i n e s e)[32] Q I A O W C,Z HA N G Z Y,Q I A N Y,e t a l.B a c t e r i a ll a c c a s e i mm o b i l i z e d o n a m a g n e t i c d i a l d e h y d e c e l l u-l o s e w i t h o u t c r o s s-l i n k i n g a g e n t s f o r d e c o l o r i z a t i o n[J].C o l l o i d s a n d S u r f a c e s A:P h y s i c o c h e m i c a l a n dE n g i n e e r i n g A s p e c t s,2022,632:127818.[33] Y A N G X Y,C H E N Y F,Y A O S,e t a l.P r e p a r a t i o n o fi mm o b i l i z e d l i p a s e o n m a g n e t i c n a n o p a r t i c l e s d i a l d e-h y d e s t a r c h[J].C a r b o h y d r a t e P o l y m e r s,2019,218:324-332.[34] MO S T A R A D D I S,P A Z HA N G M,E B A D I-N A HA R IM,e t a l.T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e c r o s s-l i n k e r o nc h i t o s a n-c o a t ed m a g ne t i c n a n o p a r t i c l e s a n d t h e p r o p-e r t i e s of i mm o b i l i z e d p a p a i n[J].M o l e c u l a r B i o t e c h-n o l o g y,2023,65(11):1809-1823.[35]冉帆凡,李露.S B A-15固定化酶的研究进展[J].食品研究与开发,2022,43(20):206-212.R A N F F,L I L.I mm o b i l i z e d e n z y m e o n S B A-15[J].F o o d R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t,2022,43(20):206-212.(i n C h i n e s e)[36] L I U R T,WA N G S L,HA N M Y,e t a l.C o-i mm o b i-l i z a t i o n o f e l e c t r o n m e d i a t o r a n d l a c c a s e o n t o d i a l d e-h y d e s t a r c h c r o s s-l i n k e d m a g n e t i c c h i t o s a n n a n o m a-t e r i a l s f o r o r g a n i c p o l l u t a n t s'r e m o v a l[J].B i o p r o c e s sa n d B i o s y s t e m s E n g i n e e r i n g,2022,45(12):1955-1966.[37] L O U X X,Z H I F K,S U N X Y,e t a l.C o n s t r u c t i o n o fc o-i mm o b i l i z ed l a c c a se a n d m e d i a t o r b a s e d o n MO F sm e m b r a n e f o r e n h a n c i n g o r g a n i c p o l l u t a n t s r e m o v a l[J].C h e m i c a l E n g i n e e r i n g J o u r n a l,2023,451:138080.[38] Z HA O Z,R E N D J,Z HU A N G M J,e t a l.D e g r a d a t i o no f2,4-D C P b y t h e i mm o b i l i z e d l a c c a s e o n t h e c a r r i e ro f s o d i u m a l g i n a t e-s o d i u m c a r b o x y m e t h y l c e l l u l o s e[J].B i o p r o c e s s a n d B i o s y s t e m s E n g i n e e r i n g,2022,45(10):1739-1751.[39] S IÓD M I A K T,D U L E B A J,H A R A L D S S O N G G,e t a l.T h e s t u d i e s o f s e p h a r o s e-i m m o b i l i z e d l i p a s e s:C o m b i n i n gt e c h n i q u e s f o r t h e e n h a n c e m e n t o f a c t i v i t y a n d t h e r m a ls t a b i l i t y[J].C a t a l y s t s,2023,13(5):887. [40]Y E O N K M,Y O U J,A D H I K A R I M D,e t a l.E n-z y m e-i mm o b i l i z e d c h i t o s a n n a n o p a r t i c l e s a s e n v i r o n-m e n t a l l y f r i e n d l y a n d h i g h l y e f f e c t i v e a n t i m i c r o b i a l a-g e n t s[J].B i o m a c r o m o l e c u l e s,2019,20(7):2477-2485.[41] K U R A Y A M A F,M O H A MM E D B A H A D U R N,F U-R U S A W A T,e t a l.F a c i l e p r e p a r a t i o n o f a m i n o s i l a n e-a l-g i n a t e h y b r i d b e a d s f o r e n z y m e i m m o b i l i z a t i o n:K i n e t i c sa n d e q u i l ib r i u m s t u d i e s[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f B i o-l o g i c a l M a c r o m o l e c u l e s,2020,150:1203-1212. [42] N I N A V A N E S S A W D,L A U R E T T E B L A N D I N E MK,J O N G N E.I n c l u s i o n o f p a r t l y p u r i f i e d p r o t e a s ef r o m A b r u s p r e c a t o r i u s L i n n i n C a-a lg i n a t e g e l b e a d s[J].H e l i y o n,2022,8(11):e11791.[43]M E HA N D I A S,A HMA D S,S HA R MA S C,e t a l.D e c o l o r i z a t i o n a n d d e t o x i f i c a t i o n o f t e x t i l e e f f l u e n t b yi mm o b i l i z e d l a c c a s e-A C S i n t o c h i t o s a n-c l a y c o m p o s-i t e b e a d s u s i n g a p a c k e d b e d r e a c t o r s y s t e m:A n e c o-f r i e n d l y a p p r o a c h[J].J o u r n a l o f W a t e r P r o c e s s E ng i-n e e r i n g,2022,47:102662.[44] B A I Y,WU W.T h e n e u t r a l p r o t e a s e i mm o b i l i z a t i o n:P h y s i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n o f s o d i u m a l g i n a t e-c h i t o s a ng e l b e a d s[J].A p p l i e d B i o c h e m i s t r y a n d B i o t e c h n o l o-g y,2022,194(5):2269-2283.[45] A L A GÖZ D,T O P R A K A,V A R A N N E,e t a l.E f f e c-t i v e i mm o b i l i z a t i o n o f l a c t a t e d e h y d r o g e n a s e o n t om e s o p o r o u s s i l i c a[J].B i o t e c h n o l o g y a n d A p p l i e d B i o-c h e m i s t r y,2022,69(6):2550-2560.[46] Z HA I T T,WA N G C H,G U F J,e t a l.D o p a m i n e/p o l y e t h y l e n i m i n e-m o d i f i e d s i l i c a f o r e n z y m e i mm o b i-l i z a t i o n a n d s t r e n g t h e n i n g o f e n z y m a t i cC O2c o n v e r s i o n[J].A C S S u s t a i n a b l e C h e m i s t r y&E n g i n e e r i n g,2020,8(40):15250-15257.[47] L I U G H,C H E N H X,Z HA O H,e t a l.A c c e l e r a t i n ge l e c t r o e n z y m a t i c C O2r e d u c t i o n b y i mm o b i l i z i n gf o r-m a t e d e h y d r o g e n a s e o n p o l y e t h y l e n i m i n e-m o d i f i e dm e s o p o r o u s s i l i c a[J].A C S S u s t a i n a b l e C h e m i s t r y&E n g i n e e r i n g,2022,10(1):633-644.[48] I S A N A P O N G J,L OHAW E T K,K UMN O R K A E WP.O p t i m i z a t i o n a n d c h a r a c t e r i z a t i o n o f i mm o b i l i z e dl a c c a s e o n t i t a n i u m d i o x i d e n a n o s t r u c t u r e a n d i t s a p-p l i c a t i o n i n r e m o v a l o f R e m a z o l B r i l l i a n t B l u e R[J].B i o c a t a l y s i s a n d A g r i c u l t u r a l B i o t e c h n o l o g y,2021,37:102186.[49] WA N G Z B,R E N D J,C H E N G Y H,e t a l.I mm o b i-l i z a t i o n o f l a c c a s e o n c h i t o s a n f u n c t i o n a l i z e d h a l l o y s-i t e n a n o t u b e s f o r d e g r a d a t i o n o f B i s p h e n o l A i n a q u e-o u s s o l u t i o n:D e g r a d a t i o n m e c h a n i s m a n d m i n e r a l i z a-t i o n p a t h w a y[J].H e l i y o n,2022,8(7):e09919.[50]Y A O H Q,X I A O R Q,T I A N Y,e t a l.S w i t c h a b l eb i o e l ec t r o c a t a l y s i s o f g l u c o s e o x id a se i mm o b i l i z e d i n-t o m u l t i l a y e r s w i t h l a m e l l a r n a n o p a r t i c l e s o f a m i n o-09西安工程大学学报第38卷。
金属有机框架结构固定化酶的研究及其应用
金属有机框架结构固定化酶的研究及其应用金属有机框架结构（Metal Organic Framework, MOF）是一种由金属离子或金属氧化物和有机配体构成的开放性结构材料。
这种材料有着广泛的应用前景，例如在催化、气体吸附和分离、生物医学等领域都有潜在的应用价值。
最近，一些研究表明，MOF固定化酶可以提高酶的稳定性和催化性能，在生物技术和医学领域有着广泛的应用前景。
本文将会介绍MOF的特性，以及在固定化酶方面的研究进展和应用前景。
1. MOF的特性MOF是一种开放性结构的材料，具有许多优点。
首先，由于MOF具有高度开放的孔和通道结构，因此可以用于吸附和分离气体和分子。
其次，MOF可以调整晶格参数和孔径大小，因此它的催化性质非常灵活。
此外，MOF可以通过固定化功能分子、金属离子、无机物等进行改性，进一步提高其反应活性和选择性。
最后，MOF的晶型和配位化学结构可以通过选用不同的金属离子和有机配体进行调整，从而得到具有不同性质和应用的MOF材料。
2. MOF固定化酶的研究固定化酶是将酶固定在固体载体上，以提高酶的稳定性和催化能力，为工业化生产和生物技术应用提供了可行的方式。
MOF材料作为载体，固定化酶有着许多优点。
首先，MOF具有几何稳定性和可调节的结构，可以提高酶的空间定向性，降低大量激活能，提高反应效率。
其次，MOF具有良好的生物相容性和低毒性，可以作为一种生物医学载体材料使用。
最后，MOF具有高度可控的大小和形状，因此可以制备具有不同形状和尺寸的MOF固定化酶，以适应不同的反应环境和应用场合。
MOF固定化酶的主要方法包括物理吸附、共价连接和插入法等。
由于MOF的孔径和分子尺寸的匹配性很高，因此物理吸附能够很好地固定酶。
但是，物理吸附往往存在一些问题，例如活性不稳定、失活等。
共价连接法可以在MOF材料表面引入化学交联点，通过与酶分子反应的功能化配体共价连接的方式将酶固定在MOF孔道内部。
插入法是一种将酶通过电荷静电吸引到MOF孔道内部，然后通过固定化方法使其固定在内部的孔道中的方法。
脂肪酶固定化载体材料研究进展
中图分 类号 ： Ｓ ０ ．＋ Ｔ ２１ ５ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：１０ －９ ７ （０ ７ ０ —０ ｌ —０ ０ ８ ５ ８２ ０ ） ７ ０ ４ ３ 酯化 、 醚化 、 亲核取代 、 接枝共 聚和交联等 ， 制成多种纤 维素衍 生物而带 有各种活泼基 团 ，用于 固定化研 究 。 彭立凤 等 研究 以纤维素滤纸膜为载体猪 胰脂肪酶 四 种 固定方法 （ 高碘酸钠氧 化法 、 对苯 醌活化法 、 环氧氯 丙烷 活化法 、 聚糖涂层 法） 优化 固定化条件 。结果 壳 ， 表 明 ， 适宜 条件 下 ， 在 高碘酸 钠氧 化法 获得 固定 化酶 活最高 ， ０ ５ ｃ ， 达 ． ｍ２酶活 回收率为 ２ ％。 ２ Ｕ／ ０ ２无机材料 无机 载体 大 多具有 多孔 结构 ，在 与微 生物 接触 时， 利用 吸 附作 用和 电荷 效 应 ， 而把 微 生物 固定无 从 机 载体 内部较 大孔隙度 ，可容 纳不断增 殖微 生物 ， 使 载体 内细胞浓 度增大 ， 高处理效率 。无机载体 如 多 提 孔陶珠 、 红砖碎粒 、 粒、 砂 活性 炭、 胶、 藻土、 硅 硅 活性氧 化钙、 碳酸钙 、 土 、 化铝、 皂 氧 高岭土 、 金属氧 化物和 多 孔玻 璃等 ， 有机械强度 大、 具 对微 生物 无毒性 、 不易被 微 生物 分解 、 耐酸碱 、 成本低 、 寿命长 等特性 ， 因而是一 类 重要载体材料 。高贵 等＂采用硅藻土作 为载体 ， 对 脂肪酶进行 固定化 ， 究 固定化 条件对 固定化脂肪 研 酶 催化活性 及硅 藻土 吸附脂肪酶量 影响 ， 到最适 固 得 定化 反应 条件 ： 度为 ３ ℃～３ ℃，Ｈ值为 ７ ， 冲 温 ０ ５ ｐ ．缓 ７ 液离子浓度在 ０ ｌ ． ｏ／ 间， ． ～０ ３ ｌ ０ ０ ｍ Ｌ之 载体与脂肪酶 质 量比为 ８ １ ： 。郑毅等 以硅 藻土为载体， 采用吸附与交 联相结合方法 固定化米 曲霉脂肪酶 ，所制得 固定 化酶 活力 ２ ７ （ 载体） ， ４ Ｕ・ ｇ ～ 半衰期为 ２ ４ 。 ６ ｈ 最近 大孔型合成树 脂 、 陶瓷 等无机载体 材料 也十 分 引人注 目。高阳等 以不同大孔树脂 吸附法固定化 假丝酵母 ９ －２ ９ １５脂肪酶 ， 在微水有机相 中应用表 明非 极性树脂 Ｎ Ａ 是最佳 固定化载体 。分别 以正庚 烷及 Ｋ 磷酸盐 缓冲液作 为固定化 介质 ， 发现在 正庚烷 介质 中 树脂 Ｎ Ａ 固定化 效率能达 ９ ．８ 与采 用磷酸 盐缓 Ｋ ８ ％， ９ 冲液作 为介质相 比 ， 固定 化酶 水解活力和 表观酶 活 回 收率分别提高 ４０ 倍和 ３ ３倍 。 ． ７ ． ４ 还考察在微水相 中固 定化 酶催 化合成 生物 柴油 催化性 能 ， 果表 明 ， 结 以正 庚烷 为介质 固定 化脂肪酶 催化合成生物 柴油 ， 采用三 次添加 甲醇方式 ， 单批 转化率最高达到 ９ ． 连续反 ７ ％， ３ 应 ｌ 后转化率 仍保持 为 ７ ．％。张 熊禄等 采用 ９批 ０ ２ ∞ Ｄ １０大孔树 脂为载体 ， Ｍ－３ 对脂 肪酶 进行 固定化 ， 利用 所获 得 固定化脂 肪酶催化 松香酯 化， 由此获 得 固定 并
脂肪酶固定化方法的研究进展
脂肪酶固定化方法的研究进展脂肪酶是一种可以催化脂肪水解的酶类，对于脂肪的降解具有重要的应用价值。
脂肪酶固定化是一种重要的手段，可以改善脂肪酶的稳定性、降低酶的负担、提高反应产率。
本文将对脂肪酶固定化方法的研究进展进行探讨。
脂肪酶固定化的方法主要包括物理吸附、交联固定化、共价固定化和包埋固定化等。
物理吸附是一种简单易行的方法，通过静电作用或氢键等力使酶分子吸附于载体表面。
物理吸附固定化方法操作简单，但稳定性较差，容易发生脱附。
交联固定化是一种常用的方法，通过交联剂将酶分子固定于载体上。
交联固定化能够提高酶的稳定性和重复使用次数，但可能会降低酶的催化活性。
共价固定化是将酶与载体之间形成共价键，具有较高的稳定性和催化活性，但操作复杂且成本较高。
包埋固定化是将酶包藏于聚合物中，形成固定化酶粒子，具有较好的稳定性和催化活性。
随着生物技术的发展，脂肪酶固定化方法不断得到改进和完善。
例如，一些研究者采用纳米材料作为载体，通过调节纳米材料的物理化学性质，改善酶的固定化效果。
金属纳米材料如金纳米颗粒、银纳米颗粒等具有较大的比表面积和活性位点，可以显著提高酶的固定化效果和催化活性。
同时，这些纳米材料还可以通过表面修饰，提高载体与酶之间的亲和性，进一步增强酶的固定化效果。
另外，一些研究者采用分子印迹技术固定化脂肪酶。
分子印迹技术是一种特异性识别和绑定分子的方法，通过将目标分子与功能单体结合，形成高选择性和亲和力的识别位点。
利用分子印迹技术固定化脂肪酶，可以大大提高酶对底物的选择性和催化活性。
此外，一些研究者还采用双酶固定化方法，将脂肪酶与其他酶共同固定在载体上。
双酶固定化方法可以形成多酶复合体，提高酶对底物的转化效率。
例如，将脂肪酶与脱氢酶固定化，可以实现脂肪的选择性酸化。
总之，脂肪酶固定化是一种重要的手段，可以改善酶的稳定性、降低负担、提高反应产率。
随着生物技术的发展，脂肪酶固定化方法不断得到改进和完善，例如利用纳米材料作为载体、分子印迹技术固定化和双酶固定化等。
固定化脂肪酶的研究进展
固定化脂肪酶的研究进展固定化酶技术是一种将酶固定在一种载体上，从而提高其稳定性和重复利用性的方法。
固定化酶技术在工业生产和生命科学研究领域具有广泛的应用前景。
其中，固定化脂肪酶作为一种重要的酶类，在食品工业、制药工业、生物燃料生产等领域有着广泛的应用。
首先，固定化载体的选择。
固定化载体是固定化酶技术中至关重要的一环，它直接影响到酶的稳定性和重复利用性。
常见的固定化载体包括凝胶、纤维素、磁性材料等。
目前，研究者对于固定化脂肪酶的载体选择进行了大量的尝试和优化。
例如，一些研究表明，以凝胶为载体的固定化脂肪酶具有较高的活性和稳定性，并且可以通过改变凝胶的孔径和化学性质来调控酶的催化性能。
其次，固定化方法的优化。
固定化脂肪酶的固定化方法多种多样，包括物理吸附、化学交联等。
研究者通过比较不同的固定化方法，优化固定化过程，以提高固定化脂肪酶的活力和稳定性。
例如，一些研究表明，采用化学交联的方法固定化脂肪酶可以在较宽的温度和pH范围内保持较高的活性。
第三，固定化脂肪酶的特性研究。
固定化脂肪酶的特性研究旨在揭示固定化过程对酶的结构和功能的影响。
通过比较固定化脂肪酶与游离酶的特性差异，可以了解固定化过程中酶的构象变化、活性中心的可用性以及固定化载体对酶的稳定性和催化性能的影响。
例如，一些研究表明，固定化脂肪酶的活性中心由于受限于固定化载体的孔径而发生改变，从而导致酶的催化性能发生变化。
最后，固定化酶反应机制的解析。
固定化酶的反应机制是研究者关注的另一个重要问题。
通过研究固定化脂肪酶的反应机制，可以深入了解固定化过程中酶与底物的相互作用、反应路径以及固定化载体对反应过程的影响。
例如，一些研究采用动力学分析方法，揭示了固定化酶反应速率与温度、底物浓度、pH值等因素之间的关系。
总之，固定化脂肪酶的研究进展涵盖了固定化载体的选择、固定化方法的优化、固定化酶的特性研究和固定化酶反应机制的解析。
这些研究为进一步优化固定化酶的性能，推动其在工业生产和生命科学研究中的应用提供了重要的理论和实验基础。
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。
固定化酶载体的研究进展
固定化酶载体的研究进展牛亚楠;侯红萍【摘要】As an important part of immobilized enzymes technology, the structure and the properties of carrier would influence directly catalysis activity and operation stability of immobilized enzyme. In this paper, the research progress in carrier materials for immobilized enzymes at home and abroad in recent years and its development trend were reviewed.%作为固定化酶技术的重要组成部分，载体的结构及性能在很大程度上直接影响着固定化酶的催化活性及操作稳定性。
综述了近年来国内外有关固定化酶载体材料的研究现状和发展趋势。
【期刊名称】《酿酒科技》【年(卷),期】2011(000)009【总页数】3页(P97-99)【关键词】固定化酶;载体;研究进展【作者】牛亚楠;侯红萍【作者单位】山西农业大学食品科学与工程学院,山西太谷030801;山西农业大学食品科学与工程学院,山西太谷030801【正文语种】中文【中图分类】Q814载体材料的选择是决定酶能否成功固定化以及固定化酶活力高低的重要因素。
酶蛋白的活性中心是酶催化活性所必需的，酶蛋白的空间结构也与酶活力密切相关，因而，在固定化的过程中，必须注意酶活性中心的氨基酸残基不受到载体的影响，而且要避免酶蛋白高级结构的破坏。
从载体材料的组成来看，固定化酶所使用的载体可以分为无机载体、高分子载体、复合载体及新型载体等。
无机载体稳定性好、机械强度高、对酶和微生物无毒性、不易被酶和微生物分解、耐酸碱、成本较低、寿命长，如氧化硅、活性炭、氧化铁(铝)、多孔玻璃等。
固定化酶制备及应用的研究进展
固定化酶制备及应用的研究进展
摘要
固定化酶是一种将酶固定到支持材料上的一种技术，广泛应用于有机合成、蛋白质工程、药物分析、生物电化学、环境污染检测等领域。
近年来，固定化酶的研究受到了广泛关注，技术的不断发展改变了传统的固定化酶方法，这产生了重要的应用价值。
本文对最新的固定化酶制备和应用的研究进展进行综述，包括固定化酶的支持材料、固定化技术、活性测定以及固定化酶的应用。
随着新型支持材料和合成技术的不断发展，未来固定化酶将具有广泛的应用和巨大的市场前景。
关键词：固定化酶；支持材料；固定化技术；活性测定
1引言
随着现代科技的发展，生物催化剂的耐受性和可用性都得到了大幅提高，而且易于储存和运输。
这使得固定化酶变得更加重要，越来越受到学者的重视。
固定化酶可以有效改善组装酶的活性、稳定性和可控性，并可以在传统的酶反应技术中取得良好的效果，从而实现生物催化剂的多种多样的应用[1]。
2固定化酶的支持材料
固定化酶的支持材料一般分为生物支持材料和无机支持材料，两者有着不同的优缺点，在实际应用中，应实现有机无机材料的有机结合，才能获得良好的固定化效果。
固定化酶载体材料的研究进展
２ ． ３ 水溶性
相对 于酶的可溶性 ，通常情况下载体 材料 固定化酶最大 的特性 就是需要
是不溶于水的 ， 可 以对酶起 到一定 的保护作用。 ２ ． ４ 稳定性 和机械刚性
的。
分活跃 。固定化酶作为一种 生物催化 剂， 可以在相 对稳定的反
应条件 下， 对一些化 学反 应进 行高选择 性、 高效 率的催化 ， 并且
基层医学论坛 ２ ０ １ ３ 年８ 月第 １ ７ 卷第 ２ ２ 期
普及和发展１ ２ ］ 。
由于载体材料对于固定化酶的性能发挥影响巨大 ，因此 ， 对于 固定化酶载体材料的选择是十分重要的 ， 对典 陛能有严格 的要求 。固定化酶的载体材料必须可 以满足以下几点 ： ２ ． １ 功能基团 固定化酶 的载体 材料一般都必须带有 可 以与酶发生反应 的官 能团 ，如一 Ｏ Ｈ、 一ｃ Ｏ ０ Ｈ等功 能基 团 ， 从 而提高与酶之间的结合力 ， 提高其稳定性和可操作性。
物和结构性蛋 白等 ， 其原料的获得相对简单 ， 来源丰 富， 并且清
或者被载体包埋 ， 使两者形成一个统一 的整体 。固定化酶技术
具有专一、 高效 、 绿 色环 保等诸多优点 ， 在生物学 、 化 学、 医学等 多个科学领域取得了很大的研究成果 ， 并得到 了迅速发展 和普 及 。对于固定化酶本身而言 ， 载体材料 的结构和性质直接决定 着其性 能的发挥 ， 因此 ， 固定化酶载体 材料的研究一 直与 固定 化酶技术的发展密不可分 。随着科学技术的不断发展 ， 固定化 酶 的载体材 料也从最初 的天然高分 子材料发展 为人 工合成高 分子材料和无机材料 ， 以及现有的复合材料等 。
以 提 出 和 发展 。 １ 固定 化 酶 概 述
就 目前 的研究进展状况来看 ， 固定化 酶载体材 料的种类 繁 多， 以其 自身构成进行划分并分析如下。
固定化酶研究进展
固定化酶研究进展固定化酶是将自由酶固定在一种载体上，以提高酶的活性、稳定性和可重复使用性的一种技术。
近年来，固定化酶研究取得了很大的进展，下面将介绍固定化酶研究的三个重要方面：载体选择、固定化方法和应用研究。
一、载体选择固定化酶的载体选择是固定化酶研究的重要方面之一、常见的载体包括无机载体、有机载体和生物载体。
无机载体一般具有良好的力学性能和稳定性，如硅胶、氧化铝等。
有机载体一般由生物高分子材料制成，如聚合物、淀粉等。
生物载体是指利用活细胞或细胞壁来固定酶，如酵母细胞、细菌等。
近年来，有机载体和生物载体在固定化酶研究中受到了广泛关注。
有机载体具有良好的机械性能、化学特性和生物相容性，可以提高酶的稳定性和活性。
生物载体可以提供更多的酶固定位点，提高酶的载体负载量和活性稳定性。
二、固定化方法固定化酶的固定化方法是固定化酶研究的另一个重要方面。
常见的固定化方法包括物理吸附法、交联法、包埋法和共价结合法等。
物理吸附法是将酶和载体通过吸附力相互结合，常用的吸附剂包括硅胶、氧化铝和活性炭等。
这种方法简单易行，但固定化的酶活性较低。
交联法是通过交联剂将酶和载体固定在一起，常见的交联剂包括聚乙二醇、聚乳酸等。
这种方法可以提高固定化酶的稳定性和活性。
包埋法是将酶固定在凝胶中，通常使用明胶、凝胶等作为包埋材料。
这种方法可以提高酶的稳定性和可重复使用性。
共价结合法是将酶和载体通过共价键相连，常见的方法包括胺基化、羧化和酯化等。
这种方法可以提高酶的载体负载量和稳定性。
三、应用研究固定化酶的应用研究是固定化酶研究的重要方面之一、固定化酶广泛应用于生物催化、制药工业、食品工业和环境保护等领域。
例如，固定化酶可用于催化反应、代谢物检测和制药工艺中。
近年来，随着生物技术的发展，固定化酶的应用研究取得了很大的突破。
例如，固定化酶可应用于生物燃料电池、生物传感器和医学诊断等新兴领域。
总之，固定化酶研究近年来取得了很大的进展，载体选择、固定化方法和应用研究是固定化酶研究的三个重要方面。
固定化木瓜蛋白酶的研究进展
１ 木瓜，不仅成本较高 ，而 且难 以连续化生产 。因此 ，近年来一直在研究 固定
化木瓜蛋 白酶技术 ，人们试图用 固定化 的方法使木 木瓜蛋 白酶别名为木瓜酶 ，纯木瓜蛋 白酶是有 瓜蛋白酶固定在载体上 ，并在一定空间范围内进行 由 ２２ １ 个氨基酸组成 的单链蛋 白质 ，相对分子质量 催化反应。固定化酶既保持了酶 的催化活性 ，又克
一
等 ，这些方法各有利弊 。载体材料作为固定化酶的 重要部分 ，其结构和性能对 固定化酶 的酶学性质有 很大的影响，因此很多学者一直致力 于对载体 的研
，
反应 条件温和等优点 ，但稳定 性差 ，在 温度 、
ｐ Ｈ和无机离子等外界 因素影 响下 ，容易变性失活 ， 而且木瓜蛋 白酶一般都是在水溶液 中与底物反应 ，
食 品 工 程
ＦＯＯＤ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
２ １ 年第 ２期 ０１
６月 出版
固定化 木瓜 蛋 白酶 的研究进展
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｅ ｎ ｉ ｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ａ ｎ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅ ｓ ｓｏ ｍｍ ｂｌ ｔ ｆ ｐ ｉ ｉ ｏ ｚ ｐ
（ ｅａｔ ｅｔ ｆ ｏｄａ ｄ ｉ ｎｉｅｒ ｇ Ｇ ａ ｇｏ ｇｎ ｕｔ Ｔｃ ｎｃｌ ｏ ｅｅ Ｇ ａ ｇｈｕ５ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｄ ｐｒ ｎ Ｆｏ ｎ Ｂｏ ｇ ｅ ｎ 。 ｕｎ ｄｎ Ｉｄ ｓ ｙ ｅｈ ｉａＣ ｌ ｇ ， ｕ ｎｚｏ １ ３０ Ｃ ｉａ ｍ ｏ ｅ ｎ ｉ ｒ ｌ
摘
要
木瓜蛋 白酶具有水解蛋 白质能力强的特点 ， 游离的木瓜蛋 白酶稳定性差 ，难以回收利 用；固定 但
化木瓜蛋 白酶既保持 了酶的催化性质 ，又克服 了游 离酶的不足 ，具有广泛的发展前景。 关键 词 木瓜 蛋 白酶 ；固定化 ；应 用
固定化酶技术及应用的研究进展
固定化酶技术及应用的研究进展固定化酶技术是一种将酶固定在载体上的方法，以提高酶的稳定性和重复使用率。
过去几十年来，固定化酶技术在生物催化、制药工业、食品工业等领域得到了广泛应用。
本文将介绍固定化酶技术的研究进展及其在不同领域的应用。
1.固定化酶的载体材料：传统的酶固定化载体包括天然多孔材料（如海藻酸钙、硅胶等）、无机材料（如纳米金、纳米磁性颗粒等）和有机材料（如聚酰胺、聚氨酯等）。
近年来，新型载体材料如金属有机骨架材料（MOFs）、二维材料等也被广泛研究，这些载体材料具有较大的比表面积和孔隙结构，有助于提高酶的固定化效果。
2.固定化酶的固定化方法：固定化酶的方法多种多样，包括吸附法、共价固定法、交联法、包埋法等。
吸附法是最简单的固定化方法，将酶溶液滴到载体表面，酶会自发地吸附在载体上；共价固定法通过化学反应将酶共价键结合到载体上，稳定性较好；交联法通过交联剂将载体和酶固定在一起，增加了载体和酶的稳定性；包埋法是将酶包裹在材料中，保护酶免受外界环境影响。
3.固定化酶的性能调控：通过改变固定化酶的载体材料、固定化方法和酶的固定化条件等，可以调控固定化酶的性能。
例如，调控载体材料的表面性质可以提高酶的活性和特异性；调控固定化方法和条件可以改变酶的稳定性和重复使用率。
1.生物催化领域：固定化酶技术在生物催化领域具有重要应用。
固定化酶可以用于催化酶促反应，如酶催化合成有机化合物、酶催化合成生物柴油等。
相比于游离酶，固定化酶具有较高的催化效率和稳定性，可以大幅度提高生产效率。
2.制药工业：固定化酶技术在制药工业中有广泛应用。
固定化酶可以用于制备药物原料、合成药物和代谢药物等。
与传统的化学合成方法相比，固定化酶合成方法具有高选择性、低副产物生成和环境友好等优点。
3.食品工业：固定化酶技术在食品工业中的应用也不容忽视。
固定化酶可以用于酿造、咖啡因去除、果汁澄清等。
利用固定化酶技术可以提高产品质量，降低生产成本。
酶固定化载体材料的研究进展
摘要 ： 酶 的 固定化是 生 物技 术 中最 为活跃 的研 究领 域 之 一 。 固定 化 酶 能在 较 为 温 和 的反 应 条件 下高选择 性 、 高效率 地催 化 某些化 学反 应 ， 并且 不会 对 环境 造成 污 染 。作 为 固定化 酶技 术 的 重要 组成部 分 ， 载体 的 结构及 性 能在很 大程度 上 直 接 影 响所 得 固定 化 酶 的催 化 活性 及 操 作
Ｖｏ １ ．１ ３ Ｎｏ ． ４
Ｄｅ ｃ ．２ ０ １ ３
２ ０ １ ３年 １ ２月
文章编号 ： １ ６ ７ １ — ７ ３ ３ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ２ ９ ５ — ０ ４
酶 固定 化 载体 材 料 的研 究进 展
董 炎 炎 ，刘 长 虹 ，马
（ １ ． 上海应用技术学院 香料香精技 术与工程学 院，上海 ２ ． 中国检验认证集 团上海有 限公 司 ， 上海 ２ ０ １ ４ １ ８ ； ２ ０ ２ １ ５ ０ ）
Ｒｅ ｃ ｅ ｎｔ Ｐｒ ｏｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏｆ Ｍ ａｔ ｅ ｒ ｉ ａｌ ｓ Ｕｓ ｅ ｄ ａｓ Ｅｎｚ ｙｍ ｅ Ｉ ｍｍ ｏ ｂｉ ｌ ｉ ｚ ａｔ ｉ ｏｎ Ｃａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ ｓ
ＤＯ ＮＧ Ｙ ａ ｎ— ｙ ａ ｎ ，ＬＩ Ｕ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ － ｈ ｏ ｎ ｇ ，Ｍ Ａ Ｘ／ ａ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｐｅ ｒ ｆ ｕ ｍｅ ａ ｎ ｄ Ａｒ ｏ ｍａ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕｔ ｅ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｓｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ （ ） １ ４１ ８ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ２ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｅ ｒ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ＆ Ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｇｒ ｏ ｕｐ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｃｏ ．，Ｌｔ ｄ ． ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ２１ ５ ０，Ｃ ｈｉ ｎ ａ ）
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。
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1 对固定化酶载体材料性能要求
存和操作稳定性，酶活性损失较小。
成性质稳定、生物相容性高、并且具有高强度、
由于固定化酶载体材料对酶的性质影响
2.2 合成有机高分子载体
适于工业化生产的固定化酶载体材料，仍然是
极大，因此，对载体材料的种类和性能要求十分
合成有机高分子材料由于其化学、物理性 固定化酶技术研究领域的重要课题。
天然多糖类化合物比较适合担当酶的载 PCVA 进行交联反应，得亲水性显著改善的球 学报，1998(2):66-68.
体材料，此类材料具有无毒，传质性能好和丰富 状载体，载体与胰蛋白酶进行偶联反应制备了 [5]潘丽军，陈实公，赵妍嫣.多孔淀粉接枝聚合
易的等特点，主要有壳聚糖、海藻酸钠和淀粉 固定化胰蛋白酶，该固定化酶的比活大幅提高。 物为载体固定化纤维素酶的研究[J].食品科学,
效果，近年来也有学者通过制备磁性壳聚糖微 程度提高。
球固定化酶，从而达到比较好的分离效果。如王
2.3 无机载体
[8]钱军民，李旭祥.HEC/SiO2 凝胶复合物包埋固 定化葡萄糖氧化酶的研究 [J]. 应用化学，2002,
斌等[3]利用反相总浮交联法制备磁性壳聚糖微
无机载体具有一些有机材料不具备的优 19(2)：153-157.
学等生命科学等领域的研究异常活跃，并得到 对酶有一定的保护作用，易接枝，并对酶热处理 丙烯酸羟乙酯的共聚体系中加人磁流体，制得
迅速发展和广泛的应用。在固定化酶技术中，载 一段时间后，酶的活力最大可提高 40%，这为 苯乙烯磁性微球，利用碳化二亚胺法固定中性
体材料的结构和性能对酶的活性保持及应用至 工业应用提供了一条新途径。例如，以淀粉接枝 蛋白酶，发现粒径越小，固定化酶的活性越高。
球，并对褐海藻酸酶进行固定化研究。
点，如稳定性好、机械强度高、对微生物无毒性、 [9]Cao Linqiu.Irnrnobilized enzyme: scence or
海藻酸是甘露糖醛酸以 β- 1, 4 键相连接 不易被微生物所分解、耐酸碱、成本低、寿命长 art? Current Opinion in Chemical Biology，
合成高分子载体、无机载体以及磁性高分子微 白酶固定在聚合物表面。黄家贤工作组[7]将先合 2004，11(3)：253.
球等。
成具有良好生物组织相容性、不易降解且易于 [4]葛玉斌，孙铭一，周慧等.碱性 ABSE 接枝淀
2.1 天然高分子载体
由肾脏排出的 α、ω- 双端氨基聚乙醇，再与 粉固定化葡萄糖异构酶[J].吉林大学自然科学
海藻酸钠固定化酶的优点是方法较为简单，条 固定化酶工作者的重视。近年来，随着介孔分子 学通报，2003，10:681.
件温和。缺点在于海藻酸钙凝胶在含多价阴离 筛制备技术的日益成熟，人们正在考虑用其担 [11]邱广明，孙宗华.磁性高分子微球共价结合
子溶液以及高浓度电解质溶液中不稳定、钙离 当固定化酶的载体。常见的用于固定化酶的介 中性蛋白酶[J].生物医学工程杂志，1995，12(3)：
的多糖类物质，从褐藻中提取的海藻酸钠盐是 等。常见的载体材料有玻璃、硅凝胶、铝、蒙脱土 2005，9:217.
可溶性的，由 Ca2+、Ba2+ 等多价金属离子可以交 等[9]。无机硅藻土或多孔玻璃比有机载体更耐微 [10]薛屏，卢冠忠，郭杨龙等.青霉素酞化酶在含
联成网状结构的凝胶，它是较为理想的载体。用 生物降解、更高热稳定性和更低的价格，也受到 铁 MCM-41 介孔分子筛上的固定化研究 [J].化
固定化载体时，多以戊二醛为交联剂。据报道， 以相互取长补短，是一种比较理想的载体。钱军 papai. xranianJ (English Edition),2003,12 (6):
用壳聚糖 - g- 丙烯腈为载体固定化木瓜蛋白 民等[8]以羟乙基纤维素(HEC)和四甲氧基硅烷 491.
酶，可以使酶的活力和稳定性都得到提高[1]。最 近，在室温下采用溶液 - 凝胶法聚合制得了壳 聚糖 - SiO2 混合物，用于固定葡萄糖氧化酶[2]。 为了提高壳聚糖微球(M- - CS)固定化酶的分离
固定化酶（immobilized enzyme）技术由于
淀粉广泛存在于各种植物成熟的果实中，
磁性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分子微球是一种内部含有磁性金
具有高效、专一、反应条件温和及有利于节能减 具有可生物降解、无毒性等特点。用其作为酶的 属或金属氧化物的超细粉末从而具有磁响应性
排等优点，近年来在化学、生物学、生物工程、医 固定化载体不仅固定化方法简单、步骤少，而且 的高分子微球。如邱广明等[11]在苯乙烯和甲基
苛刻，总的来说，应满足以下几点：a.带有能与 能都有很大的可变性，从理论上来讲，可以担当
参考文献
酶发生反应的官能团；b. 具有大的比表面积和 任何一种酶的固定化载体，而且它们对微生物 [1]袁春桃，蒋先明.壳聚糖-g-丙烯腈固定化木
多孔结构；c.不溶于水；d.机械刚性和稳定性都 的腐蚀也有较强的抵抗力。例如高分子共聚物， 瓜蛋白酶的研究[J].应用化学，2002，19(9)：862-
科技论坛
固定化酶载体材料的研究进展
曹阳 （天津工业大学 材料科学与化学工程学院，天津 300160）
摘 要：近年来由于固定化酶技术的发展，对固定化酶载体的研究非常活跃。对固定化酶载体进行了分类和综述，重点介绍了天然载体材料、合 成高分子载体材料，并对无机材料以及磁性高分子微球进行了简单的阐述。
关 键 词 ：固定化酶；载体；研究进展
非常好；e.能防止微生物的降解作用。此外，还 能经受微生物和酸碱环境中化学物质的作用， 865.
希望载体材料无毒、无污染、成本低廉、来源丰 有较好的机械性能，因此在固定化酶材料研究 [2]YM.Yang, et a.l Immobilization of glucose
富。
领域越来越受到研究者的青睐，DingLiang 等[6] oxidase on chi-tosan-SiO2gel [J].Enzyme and－
2 常见的固定化酶载体材料
制备了基于聚甲基丙烯酸盐二乙烯基苯树脂载 MicrobialTechnology,2004,34: 126-131.
目前使用和研究中的固定化酶载体材料 体的固定化木瓜蛋白酶。他们通过戊二醛的横 [3] 王斌, 谢苗, 曾竞华等，磁性壳聚糖微球固
种类繁多，按其组成可以分为天然高分子载体、 向交联或重氮化合物共价结合的方法将木瓜蛋 定化褐藻酸酶的研究学 [J]. 中国水产科学，
关重要，因此对固定化酶载体的研究成为该领 丙烯腈及丙烯酰胺的两亲性高分子化合物为载
3 结论
域研究的热点。就近年来固定化酶载体材料的 体固定化糖化酶以及以多孔淀粉接枝聚合物为
综上所述，目前这几种固定化酶载体材料
研究及应用进行综述。
载体固定化纤维素酶[5]，该固定化酶有较好的贮 各有优缺点。因此发挥各类材料的优点，设计合
稳定性能也得到了较大的提高。
2.4 磁性高分子微球
责任编辑：袁依凡
－1－
(TMOS) 为原料，利用溶胶 - 凝胶技术，通过 TMOS 的水解和缩聚反应制了 HEC/SiO2 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
[7]黄家贤，丁伦汉，曹： 等.聚碳酸乙酰酯与双 端氨基聚乙二醇交联体系固定化酶载体的合成 与表征[J].高等学校化学学报，2001，22(4)：678682.
等。
合成有机高分子作为酶固定化载体虽然具有许 2006,27(4)：115-118.
壳聚糖(Chitosan)是由甲壳素经化学改性 多优良的性能，但其耐热性不够理想，因此，利 [6]Ding Liang ,Yao Zhua Synthesis of maero－
得到的天然多糖高分子材料。用壳聚糖作为酶 用有机高分子无机物复合制备出的杂化材料可 Porous polmer earrier and immobilization of
子易脱落、凝胶变软甚至溶解，而限制了它的应 孔分子筛有 MCM 型和 SBA 型，如薛屏等 利 [10] 209.
用。为了克服以上缺点，葛玉斌等[4]用以戊二醛 用直接法和共价结合法将青霉素酰化酶固定在
为交联剂的海藻酸钙固定化淀粉酶，发现固定 分子筛 MCM- 41 表面，提高了固定化率和酶活
化淀粉酶可以在很长一段时间内保持活性而且 性及其操作的稳定性。