固定化酶载体材料的研究进展

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－
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
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)：
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，
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)Leabharlann Baidu66-68.
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,
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
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
(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.
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。
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-
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
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，
磁性高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
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，
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。
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－
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
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.