脂肪酶固定化方法的研究进展

脂肪酶固定化方法的研究进展

生物工程2班周明20091525

摘要：酶的固定化是生物技术中最为活跃的研究领域之一。脂肪酶能发生催化水解、醇解、酯化、酯交换等反应，是一种重要的生物催化剂。而由于脂肪酶的特性，其能否工业化利用很大程度取决于固定化技术的成功与否，酶的固定化方法是酶固定化技术的重要研究内容。固定化脂肪酶由于其易与底物分离且可重复使用而备受关注。为此，本文综述了常用的固定化方法，包括物理吸附法、共价结合法、交联法和包埋法，不同的固定化方法对酶的性质有不同的影响。本文对近年来固定化脂肪酶方法的研究进行了综述，为固定化方法的进一步探讨提供了研究基础。

关键词：固定化；脂肪酶；载体材料

The research progress of lipase immobilized

Abstract：Of enzyme fixed is in the biotechnology research field of the most active.Fat enzymes would happen catalytic water and alcohol, ester, ester exchange for is a major catalyst of biological.And the fat, the enzymes can be very much depends on the use of technology on the success of the enzyme is a fixed set of the technical content of important research.Into a fatty because of the enzymes that are and separate and can reuse have a major concern.The common immobilization methods were generally introduced including physical adsorption, covalent cross-linking method and entrapment method. Different immobilization methods had different effects on the enzyme.Of the few years, the enzymes a study of the review, as a further explore the method provides research.

Keywords：immobilization; lipase; carrier

脂肪酶（Lipase EC3.1.1.3，甘油酯水解酶）是一类特殊的酰基水解酶它的底物是油脂其水解部位是油脂中脂肪酸和甘油相连接的酯键[1]；人们对脂肪酶的研究已有上百年的历史，是最早被研究的酶类之一[2]。脂肪酶作为生物催化剂，可用于许多有机合成反应，列如能在油—水界面上催化酯水解或醇解、酯合成、酯交换、内酯合成、多肽合成、高聚物合成及立体异构体拆分等有机合成反应，是目前被重点研究的酯催化剂[3]。有关脂肪酶(1ipase)较确切的定义是20世纪70年代由Brockerhoff等首先提出的，他将水解长链脂肪酸酯或水解油酸酯类的酶类定义为脂肪酶[4]。自由酶对所处环境十分敏感，在强酸、强碱、高温、高离子浓度和部分有机溶剂中均不够稳定，容易导致酶蛋白的变性，从而降低甚至丧失其催化活性。同时，自由酶反应后不易与底物和产物分离，既影响反应产物纯度又难以重复使用，这在很大程度上限制了酶促反应的广泛应用[5]。固定化酶(Immobilized enzyme)技术克服了自由酶的上述不足，提高了酶的储存稳定性，实现了重复使用及连续自动化生产，降低了成本，在生物工程、食品工业、医药和精细

化学工业等领域有着广泛的应用前景。

酶大分子包含疏水头和亲水尾两部分酶的反应部位与疏水头不同位，但很靠近，亲水尾使酶分子在界面上的定向更为稳定。因此，酶在界面上具有较大的亲和力，脂肪酶催化作用需要一定的水份必须水，以维持酶分子的活性构象，这些必须水与酶分子的带电基团相互作用，使酶分子具有一定的柔韧性而表现出催化活力。脂肪酶的固定化方法大致分为4类：吸附法、共价法、交联法和包埋法。分析和比较了各种固定化方法。

1固定化脂肪酶的方法

1.1吸附法

吸附法包括物理吸附和离子吸附。物理吸附是最简单的固定化方法，利用离子键或吸附作用将酶固定到载体上，操作相对简单，很少用到有机试剂。主要依靠蛋白质和载体间的结合力联结，作用力较弱，酶易脱落但载体选择范围较广，固定化操作过程简单，吸附法是经济上最具吸引力的固定化方法。

高阳[6]等以不同大孔树脂吸附法固定化假丝酵母99—125脂肪酶，在微水有机相中的应用表明，非极性树脂NKA是最佳的固定化载体。结果表明，在给酶量为1.92/1 （初始酶粉与树脂的质量比），pH为7.4，体系水含量为15%（水与油的质量比），反应温度为40℃条件下，固定化酶具有最佳的催化能力。固定化酶连续反应19批以后，生物柴油的转化率仍然保持为70.2%，固定化酶的酶活为初始值的85.1%，显示出固定化酶具有良好的操作稳定性。

王冰[7]等以沙蒿多糖壳聚糖复合磁性微球为载体，采用物理吸附法固定化脂肪酶，对固定化过程中对酶活力有影响的各种因素进行研究，同时对固定化酶的部分理化性质、最适pH 、最适温度、酶的热稳定性以及表观米氏常数与游离酶做了比较。实验结果表明：固定化脂肪酶的最佳条件为每0.1g载体加2%(w/v)的酶溶液0.9mL，固定8h，温度为50℃。固定化酶的K m小于游离酶的K m，其最适pH和最适温度分别为8.0和50℃.而且固定化脂肪酶具有良好的热稳定性、可应用性和重复使用性。

李俊奎[8]等以纺织物膜为载体, 通过吸附法对Candida sp.99-125脂肪酶发酵液固定化处理。系统地研究了以提取的毛油和甲醇为原料，用固定化Candida sp.99-125 脂肪酶催化合成脂肪酸甲酯(FAMEs)的可行性。同时考察了磷脂对固定化酶活性、反应起始速率、固定化酶使用批次的影响以及毛油和精炼油对固定化酶使用批次等的影响。研究结果表明，用磷脂质量分数为1%的石油醚悬液浸泡过的脂肪酶比仅用石油醚浸泡过的脂肪酶初始转酯化速率显著下降。说明磷脂可以造成固定化酶的失活，这与Y omi Watanabe的结论相符；当磷脂的质量分数为0%~5%时, 5 min 和15 min 的产率都随着磷脂质量分数的增大而减少，当磷脂的质量分数在5%~15%时，5 min和15 min产率变化不明显；大豆油和小桐子油两种油料的毛油、脱胶油和精炼油对酶的寿命影响不明显，两种毛油经过10个批次FAMEs的产率还保持70%以上。