酶固定化技术的研究进展
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■ 四 磨
酶 固定 化技 术 的研 究进 展
王 宇
（ 信 阳职业技术学院应用化学与环境 工程学院， 河南 信 阳 ４ ６ ４ ０ ０ ０ ）
【 摘要】目 前， 在很多领域内都开始应用固定化酶， 这是因
为 固定化酶有 着很 多的优 点 ，特别是 稳定性和 可重复使 用性
等。固定化酶技术 涉及到 多个学科 ， 经过 多年的发展 ， 已经 日趋 成熟， 随着生物技 术的不断发展 ， 固定化酶的应 用范 围将会 越 来越 广。本文主要介 绍酶 固定化技术的研 究进展 ， 希望可 以提
术。有些专家利用适 当的多克隆抗体 ， 在无孔 羟烷基异 丁酸酯 的改 良微球 上固定 了胰凝乳 蛋 白酶 ，这样可 以对在扩散 作用
下， 胰凝乳蛋 白酶对蛋 白水解 的动力学 限制进行 消除。有专家 在定向固定半乳糖 氧化酶时 ， 采用 的是高碘 酸钠 活化半乳糖氧 化酶的糖链 ， 然后结合活化 的糖链来实现这个 目的。因为大分
定化技术 ， 并且得 到了快速 的发展［ 】 】 。 酶 固定化技术指的是采用
离子体等 。ｔ Ｗ Ｃ ｓ 为辐射源 ， 利用射线在尼龙膜表 面共 聚 甲基丙 烯 酸甲酯接枝 ， 进一步活化 ， 就可以 固定青霉 素酚化酶。 光偶联 单 体聚合物包埋 具有光敏基 团载体 的共 价 固定 化酶或者普 通 的固定化酶 ， 在温和 的条件 下实现转 化 ， 因此获得 的 固定化 酶
其是使用 光敏性 和催化活性等等 ； 但是 ， 游离状态的酶对很多物质却有着较差 法是获得具有较高活力 固定化 酶的一种方法 ，
人工 的方法 ， 将从 生物体内提取出来的酶在载体上进行 固定 。
因为化学或者物理方 法限制了固定 化酶的运动 ， 那 么就 可以从 反应递质 中回收 固定化酶 ， 所 以， 在原则上 ， 酶 指的是那 些可 以 进行批量操作 的， 或者是可以在连续操作 中重复使用的 。
度、 高温等 ， 酶就很容易从载体上脱落并且污染催 化反应产 物。
交联法 指的是利用 一些多功能交联试剂 ， 让共 价键存在于
传 统的酶 固定 化方法有 一个非常 大的缺点 就是在连 接载
体的时候 ， 可 以在酶 的任意位点进 行 ， 这样就不 能有效地暴 露 酶活性位点 ， 并且还会降低酶 的固定化量 。 因此 ， 在近一段时期
产生聚合反应 ， 通过物理作用 ， 在载体的网格 中限定酶 ， 从而实 现酶 固定化 的方法 。这种方法反应条件温和 ， 不会 对酶 的构象 产生影 响， 因此有着 比较高 的酶活力 回收率 。但是 采用这种方 法容易 出现漏失 和扩 散限制等问题 ， 传质 阻力 也会 影响到催化
反应 ， 因此在应用 方面会有局 限。
再进行接枝 ， 采用 的依 然是 含碳硝化 甘油 ， 这样 就可 以固定溶 茵酶 和骨形态蛋 白 ， 从而实现在生物惰性金属上 固定生物分子
的 目的。 ３ 酶的定 向固定化及多酶共固技术
的催化性就不会 产生大的影响 ； 但是酶 和载体 之间却有着 比较
弱 的结合力 ， 这样在一 些特殊 的条件 下 ， 比如有着 较高 的盐 浓
供 一些有价值 的参考 意见 。 【 关键词 】酶 固定化 研 究进展 分析
定 化酶时 ， 可 以采用很 多的新方法 ， 比如辐 射 、 光、 电子 以及等 蛋 白质是酶 的化 学本质 ， 其具有 一系列 的优点 ， 比如 十分 环保， 不 会对环境造 成污染 ， 并且有着 较高 的选择 性催化作 用 的稳定性 ， 比如热 、 强 酸、 强碱 、 有机溶剂和高离子强度等 ， 容易 失活， 并 且反应之后容 易混入一些其 他 的物 质 ， 比如催化产 物 等等， 很难进行纯化。 为 了解决这个问题 ， 在２ ０ 世纪 出现 了酶 固
子底物与酶的活性位点比较接近， 其可以有效地改善催化动力
的固定 化酶研究 中 ， 非常关键 的一个方 面就是 定向 固定化酶技
Baidu Nhomakorabea
酶分子 和交联试剂之 间 ，将不同的材料添加于交联体系 中， 再 加上一些不 同的交联 条件 ， 从而产生 固定 化酶 。交联法往往不 会独立存在 ， 通常作为其他 固定化方法 的辅助手段 。
包埋 法指 的是混 合载体 和酶溶液 ， 加入 一些引发 剂 ， 使 其
体 和固定化酶 ， 稳定性和重复使用性较好 ， 因此 ， 目前应 用 比较
广泛 。 但是 ， 这种方法有着剧烈的反应 ， 会严重损失 固定化酶的
活性 。
２ 新型酶固定化 方法
在 开发新型酶 固定化方法 时 ， 需 要遵循 以下原则 ： 在进 行 酶的固定化时 ， 需要在 比较 温和 的条 件下实现 ， 并且 在酶活 力 损失方面 ， 也需 要最 大限度地减少 ， 甚至避免 。 在制备高活性 固
１ 传统的酶 固定化方法
很 多的高度激发原 子、 分子 和离子等 ， 在 常温下存 在着大量 的
等离子体。等离子体可以自由修饰载体材料表面， 从而实现活
性基 团引入的 目的。Ｐ ｕ ｌ ｅ ｏ等将钛合金 Ｔ ｉ 一 ６ Ａ ｖ表面用丙 烯
传统 的酶 固定化 方法主要包括四个类型 ，分别是吸 附法 、
往 往有着 比较高 的酶活力。“ 等利用含 芳香叠 氮基 的光 活性 酯， 经过远紫外 光的辐照 ， 叠氮基就 可以光解 生成氮烯 ， 然后就 会与 Ｐ Ｅ Ｓ 膜 表面的 ｃ — Ｈ键间发生插入反应 ， 生成仲胺 ， 然后在 Ｐ Ｅ Ｓ 膜 的表 面合成酶共价键 。等离子体是一个 聚集 体 ， 其 含有
交联法 、 包埋 法和共价结合法 。 最早出现的是吸附法 ， 吸附法又 可 以分 为两种 ， 分别是离子交换 吸附和物 理吸附。这种方法条 件 比较温和 ， 基本上不会很 大程度 地改变酶 的构象 ， 因此对 酶
酸铵等离子体处理 引入 氨基 ， 然后在钛合金表 面接枝含碳硝化 甘油， 或 者先用琥珀酸酐处 理经等离 子体处理 的钛合金 ， 然后
酶 固定 化技 术 的研 究进 展
王 宇
（ 信 阳职业技术学院应用化学与环境 工程学院， 河南 信 阳 ４ ６ ４ ０ ０ ０ ）
【 摘要】目 前， 在很多领域内都开始应用固定化酶， 这是因
为 固定化酶有 着很 多的优 点 ，特别是 稳定性和 可重复使 用性
等。固定化酶技术 涉及到 多个学科 ， 经过 多年的发展 ， 已经 日趋 成熟， 随着生物技 术的不断发展 ， 固定化酶的应 用范 围将会 越 来越 广。本文主要介 绍酶 固定化技术的研 究进展 ， 希望可 以提
术。有些专家利用适 当的多克隆抗体 ， 在无孔 羟烷基异 丁酸酯 的改 良微球 上固定 了胰凝乳 蛋 白酶 ，这样可 以对在扩散 作用
下， 胰凝乳蛋 白酶对蛋 白水解 的动力学 限制进行 消除。有专家 在定向固定半乳糖 氧化酶时 ， 采用 的是高碘 酸钠 活化半乳糖氧 化酶的糖链 ， 然后结合活化 的糖链来实现这个 目的。因为大分
定化技术 ， 并且得 到了快速 的发展［ 】 】 。 酶 固定化技术指的是采用
离子体等 。ｔ Ｗ Ｃ ｓ 为辐射源 ， 利用射线在尼龙膜表 面共 聚 甲基丙 烯 酸甲酯接枝 ， 进一步活化 ， 就可以 固定青霉 素酚化酶。 光偶联 单 体聚合物包埋 具有光敏基 团载体 的共 价 固定 化酶或者普 通 的固定化酶 ， 在温和 的条件 下实现转 化 ， 因此获得 的 固定化 酶
其是使用 光敏性 和催化活性等等 ； 但是 ， 游离状态的酶对很多物质却有着较差 法是获得具有较高活力 固定化 酶的一种方法 ，
人工 的方法 ， 将从 生物体内提取出来的酶在载体上进行 固定 。
因为化学或者物理方 法限制了固定 化酶的运动 ， 那 么就 可以从 反应递质 中回收 固定化酶 ， 所 以， 在原则上 ， 酶 指的是那 些可 以 进行批量操作 的， 或者是可以在连续操作 中重复使用的 。
度、 高温等 ， 酶就很容易从载体上脱落并且污染催 化反应产 物。
交联法 指的是利用 一些多功能交联试剂 ， 让共 价键存在于
传 统的酶 固定 化方法有 一个非常 大的缺点 就是在连 接载
体的时候 ， 可 以在酶 的任意位点进 行 ， 这样就不 能有效地暴 露 酶活性位点 ， 并且还会降低酶 的固定化量 。 因此 ， 在近一段时期
产生聚合反应 ， 通过物理作用 ， 在载体的网格 中限定酶 ， 从而实 现酶 固定化 的方法 。这种方法反应条件温和 ， 不会 对酶 的构象 产生影 响， 因此有着 比较高 的酶活力 回收率 。但是 采用这种方 法容易 出现漏失 和扩 散限制等问题 ， 传质 阻力 也会 影响到催化
反应 ， 因此在应用 方面会有局 限。
再进行接枝 ， 采用 的依 然是 含碳硝化 甘油 ， 这样 就可 以固定溶 茵酶 和骨形态蛋 白 ， 从而实现在生物惰性金属上 固定生物分子
的 目的。 ３ 酶的定 向固定化及多酶共固技术
的催化性就不会 产生大的影响 ； 但是酶 和载体 之间却有着 比较
弱 的结合力 ， 这样在一 些特殊 的条件 下 ， 比如有着 较高 的盐 浓
供 一些有价值 的参考 意见 。 【 关键词 】酶 固定化 研 究进展 分析
定 化酶时 ， 可 以采用很 多的新方法 ， 比如辐 射 、 光、 电子 以及等 蛋 白质是酶 的化 学本质 ， 其具有 一系列 的优点 ， 比如 十分 环保， 不 会对环境造 成污染 ， 并且有着 较高 的选择 性催化作 用 的稳定性 ， 比如热 、 强 酸、 强碱 、 有机溶剂和高离子强度等 ， 容易 失活， 并 且反应之后容 易混入一些其 他 的物 质 ， 比如催化产 物 等等， 很难进行纯化。 为 了解决这个问题 ， 在２ ０ 世纪 出现 了酶 固
子底物与酶的活性位点比较接近， 其可以有效地改善催化动力
的固定 化酶研究 中 ， 非常关键 的一个方 面就是 定向 固定化酶技
Baidu Nhomakorabea
酶分子 和交联试剂之 间 ，将不同的材料添加于交联体系 中， 再 加上一些不 同的交联 条件 ， 从而产生 固定 化酶 。交联法往往不 会独立存在 ， 通常作为其他 固定化方法 的辅助手段 。
包埋 法指 的是混 合载体 和酶溶液 ， 加入 一些引发 剂 ， 使 其
体 和固定化酶 ， 稳定性和重复使用性较好 ， 因此 ， 目前应 用 比较
广泛 。 但是 ， 这种方法有着剧烈的反应 ， 会严重损失 固定化酶的
活性 。
２ 新型酶固定化 方法
在 开发新型酶 固定化方法 时 ， 需 要遵循 以下原则 ： 在进 行 酶的固定化时 ， 需要在 比较 温和 的条 件下实现 ， 并且 在酶活 力 损失方面 ， 也需 要最 大限度地减少 ， 甚至避免 。 在制备高活性 固
１ 传统的酶 固定化方法
很 多的高度激发原 子、 分子 和离子等 ， 在 常温下存 在着大量 的
等离子体。等离子体可以自由修饰载体材料表面， 从而实现活
性基 团引入的 目的。Ｐ ｕ ｌ ｅ ｏ等将钛合金 Ｔ ｉ 一 ６ Ａ ｖ表面用丙 烯
传统 的酶 固定化 方法主要包括四个类型 ，分别是吸 附法 、
往 往有着 比较高 的酶活力。“ 等利用含 芳香叠 氮基 的光 活性 酯， 经过远紫外 光的辐照 ， 叠氮基就 可以光解 生成氮烯 ， 然后就 会与 Ｐ Ｅ Ｓ 膜 表面的 ｃ — Ｈ键间发生插入反应 ， 生成仲胺 ， 然后在 Ｐ Ｅ Ｓ 膜 的表 面合成酶共价键 。等离子体是一个 聚集 体 ， 其 含有
交联法 、 包埋 法和共价结合法 。 最早出现的是吸附法 ， 吸附法又 可 以分 为两种 ， 分别是离子交换 吸附和物 理吸附。这种方法条 件 比较温和 ， 基本上不会很 大程度 地改变酶 的构象 ， 因此对 酶
酸铵等离子体处理 引入 氨基 ， 然后在钛合金表 面接枝含碳硝化 甘油， 或 者先用琥珀酸酐处 理经等离 子体处理 的钛合金 ， 然后