酶与细胞固定化PPT课件
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酶与细胞的固定化课件.ppt
采用明胶作载体,戊二醛作交联剂 制备固定化果胶酯酶（焦云鹏，2005）
固定化果胶酯酶的热稳定性
固定化果胶酯酶的pH稳定性
采用明胶作载体,戊二醛作交联剂 制备固定化果胶酯酶（焦云鹏，2005）
固定化果胶酯酶作用的最适温度
固定化果胶酯酶作用的最适pH值
5、酶的动力学特征 固定化酶的表观米氏常数Km随载体的带电性能变化。 二者电荷不同，因静电作用，固定化酶的表观Km值低于溶液的Km值； 电荷相同，由于亲和力降低，固定化酶的表观Km值显著增加。
Cefaclor(R1=H,R3=Cl) Cephalexin(R1=H,R3=Me) Cefadroxil(R1=OH,R3=Me)
酶促合成头孢类抗生素
CHCOOCH3 + H2N
NH2
O
S
Synthetase
N CH3
COOH
Esterase
CHCOOH +
NH2
CHCONH
NH2 O
S
N CH3
交联法有2种形式即酶直接交联法和酶辅助蛋白交联法。
酶直接交联法：在酶液中加入适量多功能试剂，使其形成不溶性衍生物。 固定化依赖酶与试剂的浓度、溶液pH和离子强度、温度和反应时间之间 的平衡。
酶辅助蛋白交联法：为避免分子内交联和在交联过程中因化学修饰而引起 酶失活，可使用第二个"载体"蛋白质（即辅助蛋白质，如白蛋白、明胶、 血红蛋白等）来增加蛋白质浓度，使酶与惰性蛋白质共交联。
二、固定化酶和固定化细胞的性质与表征 （一）固定化酶的性质 1、酶的活性 多数情况下固定化酶的活力常低于天然酶。原因：酶结构变化与空间
位阻。
2、酶的稳定性 大多数固定化酶具有较高的稳定性、较长的操作寿命和保存寿命。
《酶的固定化》PPT课件
第一节 酶固定化
定义 酶的固定化:将酶和菌体与不溶性载体结合的过程; 固定化酶:在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续 进行反应，反应后的酶可回收重复使用; 概念发展
“水不溶酶”（water insoluble enzyme) “固相酶”（solid phase enzyme)
1971年第一届国际酶工程会议正式采用“固定化酶（immobi lized enzyme)”
• 1、吸附法(link) • 2、包埋法(link) • 3、结合法(link) • 4、交联法(link) • 5、热处理法(link)
酶固定化方法示意图
吸附法 用固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上而使其固定的方法; 固体吸附剂:活性炭、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等; (1)操作简单，条件温和，不会引起酶变性失活，载体廉价易得，可反复使用; (2)物理吸附结合能力弱，酶与载体结合不牢固易脱落.
(2)产物酸碱性对最适pH值的影响
酸性:固定化酶的最适pH值比游离酶的高 碱性:固定化酶的最适pH值比游离酶的低 中性:固定化酶的最适pH值一般不变 原因:载体障碍产物的扩散
(back)
底物的特异性
与底物分子量的大小有关; 作用于低分子量底物的酶，没有明显变化，如氨基 酰化酶、葡聚糖氧化酶等; 既可作用于大分子底物，又可作用于小分子底物的 酶，往往会发生变化。如，固定在羧甲基纤维素上 的胰蛋白酶，对二肽或多肽的作用保持不变，而对 酶蛋白的作用仅为游离酶的3%左右 原因:载体的空间位阻作用
Relative activity (%)
100
80
60
A
B 40
20
0 30 40 50 60 70 80 90 Temperature ( 篊 )
酶、细胞、原生质体的固定化-PPT课件
吸附法
共价偶联法
交联法
包埋法
酶的四种固定化方法
各种固定化方法的优缺点比较
固定化方法
吸附法
物理吸附法 离子吸附法
易 中等 高 可能 低 不变 易 弱 高，酶易流失 可能 低 不变
包埋法
共价结 交联法 合法 难 强 低 不能 高 可变 较难 强 中等 不能 中等 可变
制备难易 结合程度 活力回收 再生 费用 底物专一性
酶固定化的方法
依据酶的性质及用途不同，可分为吸附法、结 合法、交联法、包埋法4种 吸附法
最简单、最经济的方法，可分为物理吸附法和离子 交换吸附法，常用的载体有无机载体（如活性炭、氧 化铝、硅藻土、多孔玻璃、磷酸钙、金属氧化物等）、 有机载体以及淀粉、白蛋白等天热高分子载体。吸附 过程可达到纯化和固定化的目的，而且酶失活后可重 新活化再生。
较难 强 高 不能 低 不变
耦合固定法
单一的吸附固定化酶存在酶和载体容易脱落、结合不牢固等问题。 为解决上述问题，研究者不断提出新的载体和固定化方法并在耦 合固定化方面进行了大量的研究，所谓耦合固定化是指几种固定 化方法或载体的联合使用，即添加稳定因子和促进因子的固定化 方法。耦合固定化技术能够平衡和改善传统单一固定化方法的优 缺点，使酶在保持原有活性的基础上， 稳定性有所提高， 还具 有操作简单，成本低廉等优点。
结合法
根据酶与载体结合的化学键不同，可分为离子结 合法和共价结合法。 离子结合法是通过离子键结合于具有离子交换基 因的水不溶性载体的固定化方法。常用的阴离子交换 剂载体：DEAE-纤维素，DEAE-葡聚糖凝胶， Amerlite IRA-193、IRS-410、IRA-900;阳离子交换 剂载体有CM-纤维素， Amerlite CG-50、IRC-50、 IR-120，Dower-50等。
固定化酶与固定化细胞课件
作用。
3.固定化原生质体
意义： (1)固定化原生质体去除了细胞壁的扩散障 碍，有利于氧的传递，营养成分的吸收和 胞内产物的分泌。 (2)原生质体不稳定，容易破裂，固定化后， 由于载体的保护作用，稳定性提高。
二、固定化方法
（一）酶的固定化方法 固定化方法
吸附法 共价偶联法 交联法 包埋法
物理 离子交 吸附法 换吸附
IE (or IC)
2）微囊型包埋法 （microencapsulation） 又称半透膜包埋法
将一定量酶液包在半透性的高分子微 孔膜内 。
半透膜：直径几十微米到几百微米， 厚约25nm。
2）偶联方法：
偶联成功与否取决于：
•载体：功能基团：芳香氨基，羧基， 羧甲基等。
•酶分子:侧链非必需重氮化法、叠 氮法、溴化氰法、烷基化法等。
优点：酶与载体结合牢固，不会轻易 脱落，可连续使用。
•缺点：反应条件较激烈，易影响酶 的空间构象而影响酶的催化活性。
四 原生质体的固定化方法
一、固定化酶和细胞的定义及特点
1.固定化酶(immobilized enzyme) 通过化学或物理的手段将酶定位于限
定的空间区域内，使其保持活性并可反复 利用。
什么是固定化酶？
水溶性酶
水不溶性载体
固定化技术 水不溶性酶 （固定化酶）
酶固定化方法要求
①不破坏酶活性中心的构象：酶的固定化不能破坏 酶活性中心的构象，尽量防止活性部位的氨基酸 残基受到影响；
纤维素
优点：条件温和，操作简 便，酶活力损失少。
缺点：结合力弱，易解吸 附。
2.共价偶联法（covalent binding or covalent coupling）
借助共价 键将酶的活性 非必需侧链基 团和载体的功 能基团进行偶 联。
3.固定化原生质体
意义： (1)固定化原生质体去除了细胞壁的扩散障 碍，有利于氧的传递，营养成分的吸收和 胞内产物的分泌。 (2)原生质体不稳定，容易破裂，固定化后， 由于载体的保护作用，稳定性提高。
二、固定化方法
（一）酶的固定化方法 固定化方法
吸附法 共价偶联法 交联法 包埋法
物理 离子交 吸附法 换吸附
IE (or IC)
2）微囊型包埋法 （microencapsulation） 又称半透膜包埋法
将一定量酶液包在半透性的高分子微 孔膜内 。
半透膜：直径几十微米到几百微米， 厚约25nm。
2）偶联方法：
偶联成功与否取决于：
•载体：功能基团：芳香氨基，羧基， 羧甲基等。
•酶分子:侧链非必需重氮化法、叠 氮法、溴化氰法、烷基化法等。
优点：酶与载体结合牢固，不会轻易 脱落，可连续使用。
•缺点：反应条件较激烈，易影响酶 的空间构象而影响酶的催化活性。
四 原生质体的固定化方法
一、固定化酶和细胞的定义及特点
1.固定化酶(immobilized enzyme) 通过化学或物理的手段将酶定位于限
定的空间区域内，使其保持活性并可反复 利用。
什么是固定化酶？
水溶性酶
水不溶性载体
固定化技术 水不溶性酶 （固定化酶）
酶固定化方法要求
①不破坏酶活性中心的构象：酶的固定化不能破坏 酶活性中心的构象，尽量防止活性部位的氨基酸 残基受到影响；
纤维素
优点：条件温和，操作简 便，酶活力损失少。
缺点：结合力弱，易解吸 附。
2.共价偶联法（covalent binding or covalent coupling）
借助共价 键将酶的活性 非必需侧链基 团和载体的功 能基团进行偶 联。
酶、细胞、原生质体的固定化ppt课件
己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯、异氰酸酯、
双重氮联苯胺等。
包埋法
包埋法是将酶包埋在多聚物内的一种方法。 分为：
凝胶包埋法：将酶包埋在高分子凝胶细微 网格中，常用的载体有明胶、琼脂、琼脂糖、 聚丙烯酰胺、光交联树脂、海藻酸钠等；
微胶囊法：将酶包埋在直径只需几微米至 几百微米的高分子半透膜中，方法有界面沉淀 法、界面聚合法、二级乳化法以及脂质体包埋 法。
加。 缘由： 酶蛋白分子的高级构造发生变化 载体的静电相互作用
固定化细胞的性质
与固定化酶相比，固定化细胞的情况比较复杂。 〔1〕有活性升高的景象。 〔2〕稳定性的添加 。 〔3〕最适温度和最适pH常坚持不变。
固定化酶的评价目的
酶(细胞)的活力 固定化酶通常呈颗粒状，普通用于测定自然酶活
力的方法改良后才干用于测定固定化酶。 蛋白总量 1.双辛可宁酸法(BCA法) 2.考马斯亮蓝法 半衰期 在延续测定条件下，固定化酶(细胞)的活力下降为
酶、细胞、原生质体的固定化
徐彤砚 孟莉
主要内容
酶的固定化 细胞的固定化 原生质体的固定化 固定化酶与固定化细胞的性质与表征
酶的固定化
作为一种生物催化剂，酶具有专注 性强、催 化效率高、反响条件温暖等优点，在食品工业 中发扬着重要的作用。
然而，酶的稳定性差，在强酸、强碱、热及有 机溶剂等作用下容易变性，从而使酶活性降低， 甚至失活；
吸附-包埋
包埋法具有操作方便、条件温暖、根本不会改动酶的构造、酶不 易零落等优势、但也存在机械强度差、酶易走漏、传质阻力较大 等问题。利用耦合固定化技术可以很好地处理上述问题。
包埋法运用的一些凝胶分子的间隙较大，容易呵斥酶在其中的疏 漏，通常可以运用以下方法处理:①用交联或共价结合的方法处 置包埋酶颗粒；②将酶吸附在一些大分子颗粒上来增大酶分子的 体积。将葡萄糖淀粉酶吸附在凝胶化的玉米淀粉颗粒上，再利用 海藻糖包埋，处理了单一吸附呵斥的酶走漏问题，同时包埋-吸 附法改善了包埋法传质阻力大的缺陷，吸附剂的参与降低了固定 化细胞的疏漏，添加细胞在载体中的分散性 。研讨阐明将吸附 剂添加到卡拉胶包埋体系中，与单一的吸附相比固定化细胞转化 L-苯丙氨酸转化才干提高了52%，处理了转化才干差的问题
《固定化酶和细胞》PPT课件
2.固定化酶应能回收、贮藏，利于反复使用。
3.固定化酶应用于机械化和自动化操作，所用载体 常有一定的机械强度。
4.固定化酶应能保持甚至超过原有酶液的活性。即 要保护活性中心基团。
5.固定化酶应能最大程度与底物接近，从而提高产 量。具有最小的空间位阻。
6.固定化酶应有最大的稳定性。
7.固定化酶应易与产物分离。
5、细胞、原生质体的固定化
h
3
固定化生物技术—— 通过化学或物理的手段将酶或游离细胞定位 于限定的空间区域内，使其保持活性并可反复 利用。
h
4
游离酶的缺点：
1.酶是蛋白质，稳定性差（热、酸碱、有 机溶剂对其有影响）。 2.不能回收，也使产物中混杂酶蛋白。 3.分离纯化困难。
h
5
5.1 酶与细胞的固定化
功能基团：如游离的氨基、羧基、半胱氨酸的巯基、 组氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、丝氨酸和苏氨酸的 羟基等，当这些功能基团位于酶的活性中心时，要求 不参与酶的固定化结合
酶的高级结构：要避免用高温、强酸、强碱等处理， 而且有机溶剂、高浓度的盐也会使酶变性、失活，因 此，操作应尽量在非常温和的条件下进行。
产物的分离纯化较困难：酶反应后成为杂质与产物混在一起，无疑给 产物的进一步的分离纯化带来一定的困难。
固定化技术
h
2
Contents of chapter 5-1 酶与细胞的固定化
Go 1、什么是固定化技术和固定化酶 Go 2、固定化酶的研究历史 Go 3、酶的固定化技术 Go 4、固定化酶的特点
Chapter 5 Immobilized enzyme and cell
固定化酶和细胞
h
1
酶应用过程中的一些不足
酶的稳定性较差：除了某些耐高温的酶，如α-淀粉酶等；和胃蛋白 酶等可以耐受较低的pH条件以外，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。
酶和细胞固定化优秀课件
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。 固定化原生质体由于解除了细胞壁的障碍，更有利于胞内物质的分 泌，这为胞内酶生产技术路线的变革提供了新的方向。
本章 目录
5.3 酶固定化技术
固定化酶操作的注意事项
活性中心：保护酶的催化作用，并使酶的活性中心的氨基酸基团 固有的高级结构不受到损害，在制备固定化酶时，需要在非常严 密的条件下进行。
缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活 首次投入成本较高 大分子底物较困难
本章 目录
5.2 固定化酶的研究历史
固定化酶的研究从50年代开始，1953年德国的 Grubhofer和Schleith 采用聚氨基苯乙烯树脂为载体与羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核 酸酶等结合，制成固定化酶。
60年代后期，固定化技术迅速发展起来。1969年，日本的千烟一郎首 次在工业上生产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。
凝胶包埋法：将酶或含酶菌体包埋在各种凝胶内部的微孔中，制成一 定形状的固定化酶或固定化含酶菌体。大多数为球状或片状，也可按需 要制成其他形状。常用的凝胶有琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、 明胶等天然凝胶以及聚丙烯酰胺凝胶、光交联树脂等合成凝胶。
半透膜包埋法：将酶包埋在由各种高分子聚合物制成的小球内，制成 固定化酶。常用于制备固定化酶的半透膜有聚酰胺膜、火棉胶膜等
酶和细胞固定化优秀课件
酶应用过程中的一些不足
酶的稳定性较差：除了某些耐高温的酶，如α-淀粉酶、Taq酶等；和 胃蛋白酶等可以耐受较低的pH条件以外，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。
酶的一次性使用：酶一般都是在溶液中与底物反应，这样酶在反应系 统中，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。
本章 目录
5.3 酶固定化技术
固定化酶操作的注意事项
活性中心：保护酶的催化作用，并使酶的活性中心的氨基酸基团 固有的高级结构不受到损害，在制备固定化酶时，需要在非常严 密的条件下进行。
缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活 首次投入成本较高 大分子底物较困难
本章 目录
5.2 固定化酶的研究历史
固定化酶的研究从50年代开始，1953年德国的 Grubhofer和Schleith 采用聚氨基苯乙烯树脂为载体与羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核 酸酶等结合，制成固定化酶。
60年代后期，固定化技术迅速发展起来。1969年，日本的千烟一郎首 次在工业上生产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。
凝胶包埋法：将酶或含酶菌体包埋在各种凝胶内部的微孔中，制成一 定形状的固定化酶或固定化含酶菌体。大多数为球状或片状，也可按需 要制成其他形状。常用的凝胶有琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、 明胶等天然凝胶以及聚丙烯酰胺凝胶、光交联树脂等合成凝胶。
半透膜包埋法：将酶包埋在由各种高分子聚合物制成的小球内，制成 固定化酶。常用于制备固定化酶的半透膜有聚酰胺膜、火棉胶膜等
酶和细胞固定化优秀课件
酶应用过程中的一些不足
酶的稳定性较差：除了某些耐高温的酶，如α-淀粉酶、Taq酶等；和 胃蛋白酶等可以耐受较低的pH条件以外，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。
酶的一次性使用：酶一般都是在溶液中与底物反应，这样酶在反应系 统中，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。
酶与细胞的固定化PPT课件
第28页/共40页
• 1.琼脂-多孔醋酸纤维素固定化法 • 用生理盐水配制3%～4%的琼脂，加热溶解灭菌后，至50℃左右，与等体
积的一定浓度的原生质体悬浮液混合将混合液用滴管滴到一定形状的多孔醋 酸纤维素上,置于冰箱或冰盒中冷却凝固，制成固定化原生质体。
第29第6页/共40页
1.吸附法
吸附法分为物理吸附法和离于交换吸附法 （1）物理吸附法 通过氢键、疏水作用和π电子
亲和力等物理作用，将酶固定于水不溶载体上。 从而制成固定化酶。常用的载体有： （1）有机载体
纤维素、骨胶原、火棉胶及面筋、淀粉等
（2）无机载体
氧化铅、皂土、白土、高岭土、多孔玻璃、二氧化钛等。
体。
第27页/共40页
二、原生质体固定化
• 原生质体制备好后，把离心收集到的原 生质体重新悬浮在含有渗透压稳定剂的缓冲 液中，配成一定浓度的原生质体悬浮液。然 后采用包埋法制成固定化原生质体。
• 原生质体固定化一般采用凝胶包埋法。 常用的凝胶有:琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角 叉菜胶和光交联树脂等。现举例说明如下:
第20页/共40页
• 2．包埋法 包埋法是将植物细胞包埋于琼脂、海藻酸钙、聚丙烯酰胺、明胶和角叉莱胶等多孔凝胶中。 BredeliUS等(1979）首次用海藻酸钙包埋制备了固定化长春花细胞。毛地黄细胞、海巴朝细胞。
第21页/共40页
三、动物细胞固定化
• 动物细胞比菌体细胞、植物细胞更娇嫩，需要最温 和的固定化方法。因前，动物细胞固定的方法有吸 附法和包埋法两种，其中吸附法用的最多。
第16页/共40页
• 包埋法： • 1．聚丙烯酰胺凝胶包埋法 • 2．琼脂凝胶包埋法 • 3．海藻酸包埋 法 • 4．卡拉胶包埋法 • 5．明胶包埋法
• 1.琼脂-多孔醋酸纤维素固定化法 • 用生理盐水配制3%～4%的琼脂，加热溶解灭菌后，至50℃左右，与等体
积的一定浓度的原生质体悬浮液混合将混合液用滴管滴到一定形状的多孔醋 酸纤维素上,置于冰箱或冰盒中冷却凝固，制成固定化原生质体。
第29第6页/共40页
1.吸附法
吸附法分为物理吸附法和离于交换吸附法 （1）物理吸附法 通过氢键、疏水作用和π电子
亲和力等物理作用，将酶固定于水不溶载体上。 从而制成固定化酶。常用的载体有： （1）有机载体
纤维素、骨胶原、火棉胶及面筋、淀粉等
（2）无机载体
氧化铅、皂土、白土、高岭土、多孔玻璃、二氧化钛等。
体。
第27页/共40页
二、原生质体固定化
• 原生质体制备好后，把离心收集到的原 生质体重新悬浮在含有渗透压稳定剂的缓冲 液中，配成一定浓度的原生质体悬浮液。然 后采用包埋法制成固定化原生质体。
• 原生质体固定化一般采用凝胶包埋法。 常用的凝胶有:琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角 叉菜胶和光交联树脂等。现举例说明如下:
第20页/共40页
• 2．包埋法 包埋法是将植物细胞包埋于琼脂、海藻酸钙、聚丙烯酰胺、明胶和角叉莱胶等多孔凝胶中。 BredeliUS等(1979）首次用海藻酸钙包埋制备了固定化长春花细胞。毛地黄细胞、海巴朝细胞。
第21页/共40页
三、动物细胞固定化
• 动物细胞比菌体细胞、植物细胞更娇嫩，需要最温 和的固定化方法。因前，动物细胞固定的方法有吸 附法和包埋法两种，其中吸附法用的最多。
第16页/共40页
• 包埋法： • 1．聚丙烯酰胺凝胶包埋法 • 2．琼脂凝胶包埋法 • 3．海藻酸包埋 法 • 4．卡拉胶包埋法 • 5．明胶包埋法
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IE (or IC)
b. 微囊型包埋(microencapsulation)： 又称半透膜包埋法：
将酶包埋于由各种高分子聚合物（直径几十微 米～几百微米，厚约25mm的半透膜）制成的小球 内，制成固定化酶。 ① 常用半透膜有：聚酰胺膜、火棉胶膜 ② 制备方式：界面沉降法、界面聚合法、表面活性 剂乳化液包埋法。 分述如下：
第六章 酶、细胞、原生质体固定化
游离酶的缺点：
(1) 酶的催化效率不够高
(2) 酶的稳定性较差（热、酸碱、有机溶剂对其有 影响）。
(3)酶使用后通常不能回收，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， 从而导致酶的使用效率低，产品成本高。
(4)产物的分离纯化较困难 ，酶在催化反应结束后 与产物混在一起，给产物的进一步分离纯化带来一 定的困难。
物理吸附法（physical adsortion） 作用力：氢键、疏水键 常用载体：氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔 玻璃、硅胶、羟基磷灰石、纤维素、大孔合成 树脂等。
优点：酶的活性中心不易被破坏， 酶活力损失小。
缺点：结合力弱，易解吸附。
（3）制备方法：
a. 静态法 (statia procedure) ：
该法可提高吸附时局部浓度，增加吸附量，但要注意 酶法 (mixing or shaking bath loading) ：
是实验室常用方法，载体与酶液混和后，要在搅 拌下或摇床连续振摇下完成固定化。
该法固定化较为均匀，要注意搅拌或振摇速率， 既不破坏酶和载体结构，又要达到充分混和目的。
界面沉降法： 利用高聚物在水相和有机相的界面上溶解度降
低而凝聚，易形成皮膜而将酶包埋于中。 例： 以火棉胶（硝酸纤维素）包埋酶时，先将
酶的水溶液在含有硝酸纤维素的乙醚溶液中乳化、 分散，然后再加入苯甲酸丁酯，促使硝酸纤维素 在酶液液滴周围凝聚，最后用Tween20破乳化后， 就可得到含酶的火棉胶囊。
表面活性剂乳化液膜法： 在酶的水溶液中添加表面活性剂，使之乳化形
成液膜达到包埋的目的。该法不含化学反应，简 便，而且固定化是可逆的，但有渗漏的可能性。
脂质体包埋： 将酶包埋于脂质体(Liposome)中的方法。脂质
体是指具有脂双层结构和一定包囊空间的微球体。
脂质体包埋的特点： 具有一定的机械性能，能定向将酶等被包裹物携 带到体内特定部位，然后将被包裹物质释放。因此， 其在药物应用方面受到重视。
不变
强度 差
合成凝胶 聚丙烯酰胺、光 聚合反应 部分失活 高 交联树脂
海藻酸钙凝胶包埋法： 滴至
海藻酸钠溶液＋E (or cell) CaCl2 溶液中
角叉菜胶包埋法： 滴至
角叉菜胶＋E (or cell)
KCl 溶液中
IE(or IC) IE (or IC)
聚丙烯酰胺凝胶包埋法： 过硫酸钾
Acr+ Bis+E (or cell) 二甲氨基丙腈
没有搅拌、振摇情况下，将载体直接加入酶溶液，通 过自然吸附、解吸、再吸附等过程、制备固定化酶。
该法操作简便，但效率低，耗时，吸附量小且不均匀。
b.电沉积法 (electrodeposition procedure) ：
在酶溶液中放置两个电极，在电极邻近加入载体，接 通电源，酶移向电极并沉积到载体表面，以制备固定化 酶。
（固定化酶又叫水不溶性酶）
什么是固定化酶？
水溶性酶
水不溶性载体
固定化技术 水不溶性酶 （固定化酶）
固定化酶的优点
一 、
①可提高稳定性
固
定
②反应后易于分离，简化了提纯工艺，
化
产物得率高，利于提高产品质量。
酶
的
③可以反复使用，有利于工艺的连续化。
优
缺 点
④反应过程可以严格控制，有利于工艺 自动化。
⑤适应于多酶反应体系。
d. 反应器装载法(reactor loading process)： 这是工业上常用方法，它将固定化和其后的应用
连在一起，即先将载体装于反应器中，再加上酶液， 然后通过循环流振动方式使酶和载体达到充分混和。
2、包埋法：(entrapment)
(1) 定义：将酶分子包埋在各种多孔载体中，
制成一定形状的固定化酶的技术，主要用于水溶 性小分子底物转化反应。
与凝胶包埋法相比，微囊型包埋法的优点： 1）固定化酶颗粒小。 2）半透膜能阻止蛋白质分子渗漏和进入，注 入体内既可避免引起免疫过敏反应，也可使 酶免遭蛋白水解酶的降解，具有较大的医学 价值。 缺点：反应条件要求高,制备成本也较高。
固定化酶缺点
缺点
①酶固定化时酶的活力 有所损失。
②固定化成本高。
③比较适应水溶性底物和小 分子底物。
二、酶的固定化方法
固定化方法
吸附法 结合法
交联法 包埋法
物理 吸附法
离子键 结合法
共价键 结合法
网格型 微囊型
1.吸附法 3.共价偶联法
2.包埋法 4.交联法
1、吸附法
（1）定义：利用各种固体吸附剂将酶或含 酶菌体吸附在其表面上。
第一节 酶的固定化 第二节 微生物、植物和动物细胞固定化 第三节 原生质体固定化
第一节 酶的固定化
一、固定化酶的优缺点 二、酶的固定化方法 三、固定化酶性质 四、固定化酶的应用
酶的固定化：借助各种物理或化学方法，将 酶固定于水不溶性载体上的过程。
固定化酶(immobilized enzyme) ：固定在 载体上并在一定空间范围内进行催化反应的 酶。
(2)包埋法的类型：酶被包埋成网格型称为凝
胶包埋法；酶被包埋成微胶囊型称为微胶囊包埋 法。 包埋过程不发生反应
凝胶包埋法（网格型）： 将酶包埋在凝胶内部的微 孔中。 微胶囊包埋法（微囊型）： 将酶包埋在高分子半透膜 中。
a. 凝胶包埋：
天然凝胶
使用的多孔载体及其特点
凝胶
包埋条件 酶活性
琼脂、海藻酸钙、温和 角叉菜胶、明胶
界面聚合法： 将疏水性和亲水性单体在界面进行聚合，形成半透 膜，使酶包埋于半透膜微囊中。
例：以尼龙膜包埋酶时，将酶液及亲水性单体（如己二胺） 溶于水制成水溶液。另外，将疏水性单体（癸二酰氯等）溶 于氯仿或甲苯等与水混溶的有机溶剂。然后，将这两种互不 相溶的液体混和在一起。加入乳化剂乳化，使酶液分散成小 液滴。此时，亲水性的已二胺与疏水性的癸二酰氯就在二相 界面聚合成半透膜，将酶包埋在小球内。再加Tween—20， 使乳化破坏，用离心分离即可得用半透膜包埋的微囊型固定 化酶。