酶制剂论文

固定化酶技术及其进展

姓名：蒋恋班级：08生物工程二班学号：20080804205 摘要：固定化酶便于运输和贮存，有利于自动化生产，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。本文简要介绍了固定化酶技术的概念、制备方法(包括传统固定化技术、传统固定化技术的改进方法、新型固定化技术)及其在化学化工、食品行业、临床医药、生物传感器和环境科学等领域中的应用现状与存在的问题，展望了固定化酶技术在皮革行业中的研究与应用前景。

关键词：酶；固定化；技术；吸附

Immobilized enzyme technology and its progress Abstract：Immobilized enzyme is easy to transport, store and automatize production. It is a new application technique of enzyme in recent years. Immobilized enzymes have attractive application prospect in industrial production, chemical analysis, medicine and other aspects. The technology of immobilized enzyme was introduced in the paper. The concept, the traditional preparation methods and its modified methods, modern preparation methods of immobilized enzyme were presented.

Key words：enzyme; immobilization; Technique; Absorption

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,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。目前,寻找适用的固定化方法,设计合成性能优异且可控的载体,应用工艺的优化研究等仍是研究热点。改进传统固定化方法和注重天然高分子载体改性是酶固定化研究的主要趋势, 进一步提高转化率和生产能力,是未来研究的重点。

1 固定化酶的传统制备技术

固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。物理方法包括物理吸附法、包埋法、结晶法、分散法、离子结合法等。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。化学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。传统的酶固定化方法大致可分为4 类:吸附法、包埋法、交联法、共价结合法。

1.1 吸附法

用于固定酶的最早又最简单的方法是吸附法,即将酶的缓冲水溶液同表面活性物质接触一段时间,一些酶分子将被吸附，洗掉未吸附的游离酶，即得到吸附固定化酶。根据非水溶性载体表面的特性，酶与载体间的吸附作用可能是：

（1）离子键合；

（2）次价键合：包括偶极、氢键、疏水或π电子相互作用等；

(3)简单物理吸附。常用的表面活性载体有阴或阳离子交换树脂、活性炭、硅胶、硅藻土、粘土、矾土、具有一定孔隙的玻璃或陶瓷等。

1.1.1 选择载体时一般需考虑：

（1）对酶的亲和性与吸附能力高；

（2）酶在被吸附状态应保留有较高的活力；

（3）载体不应吸附反应产物或抑制剂。

1.1.2 吸附法的主要优点是简易，载体广泛易得并可再生使用，酶活力回收率较高。主要缺点是酶与载体间的结合作用弱，pH值、离子强度、温度、底物及溶剂等因素的变化皆可能导致解吸，而且这些条件的最佳化常需凭经验确定。七十年代以前，用吸附法固定的酶较多，Zaborsky收集有30多种。第一种工业化固定化酶（1969年）即为用离子吸附法固定的。但目前很少单独应用吸附法，一般与包埋法或共价交联法联用。

1.2 包埋法

将酶或酶菌体包埋在多孔载体中使酶固定化的方法称为包埋法。包埋法分为网格型和微囊型两类，其制备工艺简便且条件较为温和、可获得较高的酶活力回收。

包埋法专用的载体主要有:明胶七聚酰胺、七琼脂、七琼脂糖、七聚丙烯酰胺、七光交联树脂、七海藻酸钠、七火棉胶等。包埋法根据载体材料和方法的不同，可以分为凝胶包埋法和微胶囊包埋法。凝胶包埋法是将酶或酶菌体包埋在各种凝胶内部的微孔中 ,制成一定形状的固定化酶的方法。微胶囊包埋法是将酶包埋在高分子半透膜中，制成微胶囊固定化酶的方法。

但是，包埋法中高分子凝胶或半透膜的分子尺寸选择性不利于大分子底物与产物的扩散。

1.3 交联法

交联法是利用双功能或多功能交联试剂,在酶分子和交联试剂之间形成共价键, 采用不同的交联条件和在交联体系中添加不同的材料, 可以产生物理性质各异的固定化酶。交联法一般作为其它固定化方法的辅助手段。

共价交联法的主要优点,是酶的固定牢，不可能漏失,固定化过程较简单，仅用单个试剂（交联剂）即可制得一系列交联度与颗粒尺寸的固定化酶。主要缺点是交联时酶活力损失可能较严重，载体不可能再生，而且此法不适用于底物为大分子的酶。

为平衡共价交联法与吸附法或包埋法的优、缺点，一般常采用联用固定法，联用最多的是吸附一交联法。Zaborsky于七十年代刊收集了近40种涉及共价交联固定的酶，其中先吸附后交联的联用法约占三分之二。

1.4 共价结合法