第四章固定化酶ppt讲解

随着固定化技术的发展，也可采用含酶菌体 或菌体碎片进行固定化，直接应用菌体或菌 体碎片中的酶或酶系进行催化反应，这称之 为固定化菌体或称固定化死细胞。
1973年，日本首次在工业上成功地应用固定 化大肠杆菌菌体中的天门冬氨酸酶，由反丁 烯二酸连续生产L—天门冬氨酸。
固定化酶和固定化菌体都是以酶的应用为目 的，它们的制备和应用方法也基本相同
在固定化酶和固定化菌体的基础上，70年代后期 出现了固定化细胞技术。固定化细胞是指固定在载体 上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞。也称 为固定化活细胞或固定化增殖细胞。

1976年，法国首次用固定化酵母细胞生产啤 酒和酒精。1978年，日本用固定化枯草杆菌 细胞生产α-淀粉酶的研究成功，开始了用 固定化细胞生产酶的先例。
玉米淀粉 → 液化、糖化 → 葡萄糖浆 → 膜 过滤 → 离交、浓缩 → 异构化 → 部分变成 果糖（42%）→混合 →浓缩、精制→ 55% 高果糖浆 参与的酶： α—淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶 葡萄糖异构酶
淀粉酶能将淀粉水解为葡萄糖吗?
固定化菌体
用于固定化的酶，起初都是采用经提取和分 高纯化后的酶。
这一发现是酶的推广应用的转折点，也是酶工程发展的转折点。在此基 础上，酶的固定化技术日新月异。
60年代后期，固定化技术迅速发展。 1969年，日本的千烟一郎首次在工业 生产规模应用固定化氨基酰化酶从DL氨基酸连续生产L-氨基酸，实现了酶 应用史上的一大变革。
此后，固定化技术迅速发展，促使酶 工程作为一个独立的学科从发酵工程 中脱颖而出。
缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活 固定化酶活力回收率低，且不适合用于 高分子质量的底物。
高果糖浆
也称果葡糖浆或异构糖浆，它是 以酶法糖化淀粉所得的糖化液，经葡 萄糖异构酶的异构作用，将其中一部 分葡萄糖异构成果糖，由葡萄糖和果 糖而组成的一种混合糖糖浆。
固定化酶法生产高果糖浆
高果糖浆的生产流程
第章四 酶、细胞、原生质体固定化
一、概述
酶具有专一性强，催化效率高和作用条件温和等显 著特点，但是在使用酶的过程中，酶存在不足：
Immobilized enzyme
固定化酶的研究从50年代开始，1953年德国的格鲁布霍费（Grubhofer） 和施莱思（Schleith）采用聚氨基苯乙烯树脂为载体，经重氮化法活化后， 分别与羧化酶、淀粉酶、胃蛋白海、核糖核酸酶等结合，而制成固定化 酶。
常用的交换剂有CM-纤维素、DEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖 凝胶等，其它还有各种合成的离子交换树脂如Amberlite XE97、Dower-50等。通常50~150mg蛋白/g载体。
第一个离子结合法固定化酶： DEAE — Cellulose 固定化过氧化氢酶
第一个工业化的固定化酶： DEAE-Sephadex A-50 固定化氨基酰化酶
二、 酶固定化
一、酶固定化的方法
载体偶联法（键合法）
使酶分子上的某些非必需的游离基团通 过共价键（离子键）与不溶性载体结合 的固定化方法叫做共价键合法（离子键 合法）。
（键合法或载体偶联法）。
离子结合法
酶分子 含有离子交换基团的固相载体
在适宜的pH和离子强度条件下，利用酶的侧链解离 基团和离子交换剂的相互作用而达到酶的固定化的方法， 称为离子键合法。
在实际中偶联最普遍的基团是：氨基、羧基以及苯环。 被偶联的基团还应是酶活性的非必需基团，否则将导致酶 失去活性。
载体的选择
载体直接关系到固定化酶的性质和形成。对 载体的一般要求是:
①一般亲水载体在蛋白质结合量和固定化酶 活力及其稳定 性上都优于疏水载体。
20世纪６０年代初，以色列科学家发现生物细胞里的许多酶并不是单独 在水溶液里起作用，而是包埋在细胞膜里或其他细胞器里面起作用的。 于是，他试着把分离得到的酶结合到某种不溶于水的载体上，或者是包 埋于天然的或人工合成的膜上，这样就装配成了固定化酶。接着又对固 定化酶的催化特性进行观察，发现许多酶经过固定化以后，活性丝毫未 减，稳定性反而提高了。在反应容器里，固定化酶可以反复利用，成百 上千次发挥效能，以不变促万变。
1986年，郭勇等人首次用固定化原生质体生产 细胞间质中存在的碱性磷酸酶，取得可喜成果， 随后，又进行了固定化原生质体生产葡萄糖氧 化酶和谷氨酸脱氢酶等的研究，为胞内酶生产 技术路线的变革提供了新的方法。
固定化细胞和固定化原生质体以酶 等各种代谢产物的生产为目的，它们 可以代替游离细胞进行酶的发酵生产， 具有提高产酶率，缩短发酵周期并可 连续发酵生产等优点。在酶的发酵生 产中有广阔的发展前景。
共价键合法
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酶分子和载体连接的功能基团 从理论上讲，酶蛋白上 可供载体结合的功能基团有以下几种：
①酶蛋白N—端的氨基或赖氨酸残基的-氨基。 ②酶蛋白C-端的羧基以及Asp残基的α-羧基和Glu残基γ羧基。 ③Cys残基的巯基。 ④Ser、Tyr、Thr残基的羟基。 ⑤Phe和Tyr残基的苯环。 ⑥His残基的咪唑基。 ⑦Trp残基的吲哚基。
郭勇等人从1984年开始，在国内首次进行固 定化细胞生产α淀粉酶、糖化酶和果胶酶等 的研究，取得良好效果。
1979年，固定化毛地黄细胞和 长春花细胞的研究成功，推动了固 定化植物细胞和动物细胞的研究， 为动植物来源的天然产物的工业化 生产开辟了新的途径。
固定化原生质体
1982年，日本首次研究用固定化原生质体生产 谷氨酸，取得进展。说明细胞制备成固定化原 生质体后，由于有载体的保护，稳定性较好， 同时由于解除了细脑壁这一扩散障碍，更有利 于胞内物质约分泌。
固定化酶是指固定在载体上并在一定的空 间范围内进行催化反应的酶。
固定化酶既保持了酶的催化特住，又克服了 游离酶的不足之处，具有增加稳定性，可反 复或连续使用以及易于和反应产物分开等显 著优点。
固定化酶的优点 以及局限性
优点：
不溶于水，易于与产物分离； 可反复使用； 可连续化生产； 稳定性好。