漆酶的固定化及其应用前景
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一
化酶 , 目前最常用交联剂有戊二醛、 双重氮 联苯 胺 ~ , 二磺酸等。 22 利用戊二醛 的两个功能基团 醛 基将漆酶 和载体进 行交 联 。黄俊 等制备 了 crA c e . P —F 纳米复合粒子 ,通 过戊二醛交 u 0 联法 成功地将 游离漆 酶 固定 在纳 米复 合粒 子 上; 并将固定化漆酶组装到光纤传感器上 , 用于 监测溶液 中氧的浓度。 21 包 埋 法 。 是 将 酶 包 裹 于 凝 胶 形 成 的 . 3 网络结 构中,或半透膜聚合物 的超滤膜 内使其 固定化, 由于酶的空间结 构很少 发生变化 , 以 所 酶活回收率较高。用包埋法 固定化酶的相关报 道很 多,如高 阳等通过溶胶 一凝胶 过程包埋脂 肪酶, 得到 的固定化酶 的操作 稳定性, 热稳 定性 和选 择性均提 高,周师毅等 以聚丙烯 酰胺 作包 埋载体 固定 S D金 属酶, O 稳定性提高, 酶活损失
关注 。
1漆酶的结构特征及催化原理 11漆酶的结构特征 . 漆酶一般含有 4 个铜离子 , 一种简单 的 是 多铜过氧化酶, 铜原子位 于漆酶 的活性 中心 , 决 定 了漆酶的催化性质 。根据实验探索 和理论研 究, 四个铜 离子分为 3类 : 型 c “, 将 I u Ⅱ型 c u 和Ⅲ型 c ,通过紫外吸收光谱测试,I c u 型 u 呈 蓝 色 , 6 4 m 处 有 特 征 吸 收 带 ;I c 2为 在 1n I型 ut 非蓝 色, 有特征 吸收峰 ; 没 m型 c 是偶 合 离 u 子对 ,在 3 0 m处有宽的吸收峰,这是 由于 电 3n 子在 O H和两个 c ( 之 间的传递引起 的。 u Ⅱ) 1 漆 酶 的催 化 原 理 . 2 综 合 目前 已报 道 的文 献 ,漆 酶 的 催 化 原 理 主要 表 现 在底 物 自 由基 的生 成 和 4个 铜 离 子 的 协 同作用。当漆Байду номын сангаас与反应底物接触时,I C “ 型 u 从反应底物中吸收 电子,底物被氧化成 自由基, 得到 的电子在铜离子之间传递,并最 终传递 给 分 子 氧 , 子 氧 还 原 成 水 ,铜 离 子 在 氧 化 反 应 将分 中起到协同传递 电子 的作用 。 2 漆 酶 的 固定 化 研 究 21 固定 化 漆 酶 的 方 法 . 随 着 固 定 化 技 术 的 探 索 和 发 展 , 定 化 酶 固 的方法越来越多,归纳起来大致可 以分为三种 方 法 : 面 担 载法 、 联 法 和 包 埋 法 。 表 交 211 表 面担 载法 。 是 通 过 物 理 或 化 学 过 .. 程 , 酶 担 载 到非 水 溶 性 载 体 上 的方 法 。 据 结 将 根 合 形 式 不 同 , 载 法 又可 分 为 共 价 结 合 法 、 子 担 离 结 合 法 及 物 理 吸 附 法 等 三 种 。An raSl de ai s等 利用 S A 1 B ~ 5分子筛, 通过吸附法将漆酶 围载 到 分 子筛上, 载量高, 酶活 回收率 高 , 较易脱 饵 落 目前文献报道的用 于吸附酶 的载体很多, 例 如介孔分子筛, L 多孑 的金材 料(P ) 姜 德生等 N G, 以磁性壳聚糖微球为载体 ,通过共价结合法制 备了固定化漆 酶, 与游离漆酶_ 比, 丰 H 热晓定性 明 显提高 , 并具 有良好 的操作稳定性 。 ] 21 交 联 法 。 采用 双功 能 同或 多功 能 团 2 是 试 剂 进 行 酶分 子 与 载 体 之 间 的 交 联 ,得 到 定
其 固定化 漆 酶 的 应 用 , 漆 酶 的 固定化 方 法 和 载 体材 料 予 以重 点综 述 。 就
关键词 : 漆酶 ; 固定化 ; 载体材料 ; 应用前景 漆酶(C .03 ) 含有 4个 铜离 子 的多 E 11.. 是 2 酚氧化酶 , 可与之作用的的底物相当广泛 , 包括 许多芳香族化合物 , 如氯代酚 、 多氯联 酚 、 二氯 苯胺 、 杀虫剂 、 染料等【 r 。但是 , 由于漆酶本身具 有不可重复使用 、 容易变性失活等特性 , 使漆酶 的应用受到 限制。酶的固定化技术是实现酶重 复连续使用的有效手段 。 与游离酶相 比, 固定化 漆酶具有下列优点: 易从反应体 系中分离 出来, 可以重复使用: 固定化 技术, 以提高酶 的 通过 可 化学稳定性: 能够严格控 制酶反应过 程; 从产 易 物 中分离 出来 , 简化 了提纯工艺 ; 酶的使用效 率 提高, 成本降低。 通过固定化技 术能实现漆酶的 重复使用性和提高漆酶 的稳 定性 ,使漆酶具 有 更为广阔的工业化应用前景 ,受到人们 的广 泛
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27 —
径在 2 m左 右 ,饱 和磁化强 度是 3 .4 e 0n 55 — m /, ug 通过戊二醛 交联法 固定 化脂肪酶 , 酶活回 收率 5 . % 。 56 3 固定化漆酶的应用前景 漆酶作为一种高效 , 绿色的催化剂 , 随着固 定 化 技 术 的不 断 发 展 ,扩 大 了漆 酶 的工 业 应 用 范 围和前景 ,固定 化酶在废水处理 ,生物传感 器, 食品行业方面中有着 重要 的应用价值。 工业 废水 中含有 大量 的难 降解 的酚类物 质, 如氯酚等 , 国内外许 多学者 已经对固定化酶 降解有毒的酚类物质进行 了大量的研究 ,张树 江等 用固定化漆 酶去处 废水 中的 2,— 4 2二氯 酚 的去 除率 可达 9 . 95%以上 ,且不产生二次 污染 , 化效率 高 随着 染料工业 的发展 , 催 。 染料 结构复杂且 不易降解 ,固定化漆酶对染料 的降 小。 解也有独特的作用 , 且可 以回收重复使用 , 降低 22 酶 固 定 化 载体 的选 择 . 成本 。 在生物检测器方面和食 品行业 , 固定化漆 在 固定化酶的过程 中,载体材料的选择对 酶也发挥着重要 的作用 。 固定化酶的性能有着很大 的影响 , 近年来 , 文献 参 考 文 献 报道 了许多新型的载体 ,使 固定化酶的性能进 『]ame S ahv S ahv M,G vna . 1 l ,Jd a ,Jd a K oidrS z me n Mi r b a T c n l g , 2 o , 4 c o il e h o o y O 9 4: 步提高。作为固定酶的载体应具有一定 的要 En y a d 5 求, 如载体表面应具有活性基团 , 可以直接或间 6 . 27 - r 杜 化 20 ,. 接的与生物分子偶联 , 其次载体应是稳定的 , 不 【] ̄ ̄洋 , 予 民叨. 学通 报 ,0 7 9 与底物或产物反应 ,而且应具有 良好 的生物相 [] 德生 , 3姜 龙胜 亚, 肖海燕, 周菊英 , 黄俊 , 用 应 容性和机械强度, 价格低廉等特点。 目前常用的 化学 ,0 52 . 20 . 2 载体材料主要有天然高分子材料 , 复合材料等 。 【】Z eg G o h a,Y n S n ny n 4 hn u ,S u B i a u . zmea d E Mi r b a c n l g , 0 3 3 ,7 . c o il Te h o o y 2 0 , 27 6 221 分子 材 料 .. 高 高分子材料分为天然高分子材料和合成 高 【】 u Wu 5 Y e , jn n g u ghn L o Yuu Wa , a seg u , G n u ua i oe o re e h oo y 分子材料 , 天然高 分子如纤维索 , 球状蛋白及其 Yo y n Da , Bir s u c T c n l g , 0 ,0 4 9 碳水化合物等 , 比较适合担当酶载体 材料。 都 壳 2 09 1 0,3 5 . 聚糖 和海藻 酸等是 近年来 使用 最多 的载体 材 f】陈辉 , 6 张剑波 , 王维敬. 北京 大学 学报( 自然 料, 近年来合成 了许多有机高分子材料 , 如聚 科学版) 2 0 . 例 , 0 6 醚L6 一 4共聚物 ,聚丙烯酰胺 一丙烯酸高分 子 作 者 简 介 : 冬 雪 ( 94 )女 , 魏 1 8 一 。 内蒙 古呼 伦 钠 米 粒 子 , 乙烯 等 。 聚 贝 尔市 人 . 士研 究 生 。 硕 222复合 载 体 材 料 .. 复合载体材料是 以有机材料和无机材料 复 合组成 的新载体材料 , 在众多复合载体材料 中, 纳米 磁性材料作为 酶固定载体有 以下 特点: 高 的比表面积可固定大量的酶;在磁场作用下 , 固 定化酶可从反应体系 中迅速分离;有利于 回收 和反 复 使 用 , 降低 成 本 。 米 磁 性 材 料 以 其 特 有 纳 的物理性质 , 将成为载体中的重要 组成部分 , 成 为 目前最热 门的材料之~ 。 通过表面改性: 共聚 等化学方法对磁性载体材料进行修饰 , 载体 在 表面引人多种 反应性功能基团 ,以便 与漆 酶稳 定健合 。 国等合成磁性聚 乙烯微球 , 郑 首先制备 了用油酸做稳定剂的磁流体 F , 以磁性 微粒 e , 0 做磁核 通过共聚合作用制备 了磁性 聚乙烯微 球 ,尺 寸 在 8 3 I 月具 有 超 顺 磁 性 , ~ 4 nl + l , 以该 磁 性材料为载体担载酶 ,担载量较以前 的报道 明 显提高 , 化学稳定性和操作稳定性好[ 4 1 月等 。吴 人制 备 了磁性 O 壳聚糖 (s钠 米粒 子 , c) 粒
科I 【 I 技 论 坛
科 雀蠢
徐 露露
漆酶 的固定化及 其应用前 景
魏冬雪 王 红 霞
( 尔滨 师 范 大 学 , 哈 黑龙 江 哈 尔滨 10 2 ) 5 05
摘 要: 漆酶作为一种绿 色, 环保 的生物催化 剂已被 广泛应 用, 通过 固定化技 术将使漆酶具有更 为广 阔的-A 应 用前景 , 绍 了 酶的性质及  ̄, k 介 漆
化酶 , 目前最常用交联剂有戊二醛、 双重氮 联苯 胺 ~ , 二磺酸等。 22 利用戊二醛 的两个功能基团 醛 基将漆酶 和载体进 行交 联 。黄俊 等制备 了 crA c e . P —F 纳米复合粒子 ,通 过戊二醛交 u 0 联法 成功地将 游离漆 酶 固定 在纳 米复 合粒 子 上; 并将固定化漆酶组装到光纤传感器上 , 用于 监测溶液 中氧的浓度。 21 包 埋 法 。 是 将 酶 包 裹 于 凝 胶 形 成 的 . 3 网络结 构中,或半透膜聚合物 的超滤膜 内使其 固定化, 由于酶的空间结 构很少 发生变化 , 以 所 酶活回收率较高。用包埋法 固定化酶的相关报 道很 多,如高 阳等通过溶胶 一凝胶 过程包埋脂 肪酶, 得到 的固定化酶 的操作 稳定性, 热稳 定性 和选 择性均提 高,周师毅等 以聚丙烯 酰胺 作包 埋载体 固定 S D金 属酶, O 稳定性提高, 酶活损失
关注 。
1漆酶的结构特征及催化原理 11漆酶的结构特征 . 漆酶一般含有 4 个铜离子 , 一种简单 的 是 多铜过氧化酶, 铜原子位 于漆酶 的活性 中心 , 决 定 了漆酶的催化性质 。根据实验探索 和理论研 究, 四个铜 离子分为 3类 : 型 c “, 将 I u Ⅱ型 c u 和Ⅲ型 c ,通过紫外吸收光谱测试,I c u 型 u 呈 蓝 色 , 6 4 m 处 有 特 征 吸 收 带 ;I c 2为 在 1n I型 ut 非蓝 色, 有特征 吸收峰 ; 没 m型 c 是偶 合 离 u 子对 ,在 3 0 m处有宽的吸收峰,这是 由于 电 3n 子在 O H和两个 c ( 之 间的传递引起 的。 u Ⅱ) 1 漆 酶 的催 化 原 理 . 2 综 合 目前 已报 道 的文 献 ,漆 酶 的 催 化 原 理 主要 表 现 在底 物 自 由基 的生 成 和 4个 铜 离 子 的 协 同作用。当漆Байду номын сангаас与反应底物接触时,I C “ 型 u 从反应底物中吸收 电子,底物被氧化成 自由基, 得到 的电子在铜离子之间传递,并最 终传递 给 分 子 氧 , 子 氧 还 原 成 水 ,铜 离 子 在 氧 化 反 应 将分 中起到协同传递 电子 的作用 。 2 漆 酶 的 固定 化 研 究 21 固定 化 漆 酶 的 方 法 . 随 着 固 定 化 技 术 的 探 索 和 发 展 , 定 化 酶 固 的方法越来越多,归纳起来大致可 以分为三种 方 法 : 面 担 载法 、 联 法 和 包 埋 法 。 表 交 211 表 面担 载法 。 是 通 过 物 理 或 化 学 过 .. 程 , 酶 担 载 到非 水 溶 性 载 体 上 的方 法 。 据 结 将 根 合 形 式 不 同 , 载 法 又可 分 为 共 价 结 合 法 、 子 担 离 结 合 法 及 物 理 吸 附 法 等 三 种 。An raSl de ai s等 利用 S A 1 B ~ 5分子筛, 通过吸附法将漆酶 围载 到 分 子筛上, 载量高, 酶活 回收率 高 , 较易脱 饵 落 目前文献报道的用 于吸附酶 的载体很多, 例 如介孔分子筛, L 多孑 的金材 料(P ) 姜 德生等 N G, 以磁性壳聚糖微球为载体 ,通过共价结合法制 备了固定化漆 酶, 与游离漆酶_ 比, 丰 H 热晓定性 明 显提高 , 并具 有良好 的操作稳定性 。 ] 21 交 联 法 。 采用 双功 能 同或 多功 能 团 2 是 试 剂 进 行 酶分 子 与 载 体 之 间 的 交 联 ,得 到 定
其 固定化 漆 酶 的 应 用 , 漆 酶 的 固定化 方 法 和 载 体材 料 予 以重 点综 述 。 就
关键词 : 漆酶 ; 固定化 ; 载体材料 ; 应用前景 漆酶(C .03 ) 含有 4个 铜离 子 的多 E 11.. 是 2 酚氧化酶 , 可与之作用的的底物相当广泛 , 包括 许多芳香族化合物 , 如氯代酚 、 多氯联 酚 、 二氯 苯胺 、 杀虫剂 、 染料等【 r 。但是 , 由于漆酶本身具 有不可重复使用 、 容易变性失活等特性 , 使漆酶 的应用受到 限制。酶的固定化技术是实现酶重 复连续使用的有效手段 。 与游离酶相 比, 固定化 漆酶具有下列优点: 易从反应体 系中分离 出来, 可以重复使用: 固定化 技术, 以提高酶 的 通过 可 化学稳定性: 能够严格控 制酶反应过 程; 从产 易 物 中分离 出来 , 简化 了提纯工艺 ; 酶的使用效 率 提高, 成本降低。 通过固定化技 术能实现漆酶的 重复使用性和提高漆酶 的稳 定性 ,使漆酶具 有 更为广阔的工业化应用前景 ,受到人们 的广 泛
一
27 —
径在 2 m左 右 ,饱 和磁化强 度是 3 .4 e 0n 55 — m /, ug 通过戊二醛 交联法 固定 化脂肪酶 , 酶活回 收率 5 . % 。 56 3 固定化漆酶的应用前景 漆酶作为一种高效 , 绿色的催化剂 , 随着固 定 化 技 术 的不 断 发 展 ,扩 大 了漆 酶 的工 业 应 用 范 围和前景 ,固定 化酶在废水处理 ,生物传感 器, 食品行业方面中有着 重要 的应用价值。 工业 废水 中含有 大量 的难 降解 的酚类物 质, 如氯酚等 , 国内外许 多学者 已经对固定化酶 降解有毒的酚类物质进行 了大量的研究 ,张树 江等 用固定化漆 酶去处 废水 中的 2,— 4 2二氯 酚 的去 除率 可达 9 . 95%以上 ,且不产生二次 污染 , 化效率 高 随着 染料工业 的发展 , 催 。 染料 结构复杂且 不易降解 ,固定化漆酶对染料 的降 小。 解也有独特的作用 , 且可 以回收重复使用 , 降低 22 酶 固 定 化 载体 的选 择 . 成本 。 在生物检测器方面和食 品行业 , 固定化漆 在 固定化酶的过程 中,载体材料的选择对 酶也发挥着重要 的作用 。 固定化酶的性能有着很大 的影响 , 近年来 , 文献 参 考 文 献 报道 了许多新型的载体 ,使 固定化酶的性能进 『]ame S ahv S ahv M,G vna . 1 l ,Jd a ,Jd a K oidrS z me n Mi r b a T c n l g , 2 o , 4 c o il e h o o y O 9 4: 步提高。作为固定酶的载体应具有一定 的要 En y a d 5 求, 如载体表面应具有活性基团 , 可以直接或间 6 . 27 - r 杜 化 20 ,. 接的与生物分子偶联 , 其次载体应是稳定的 , 不 【] ̄ ̄洋 , 予 民叨. 学通 报 ,0 7 9 与底物或产物反应 ,而且应具有 良好 的生物相 [] 德生 , 3姜 龙胜 亚, 肖海燕, 周菊英 , 黄俊 , 用 应 容性和机械强度, 价格低廉等特点。 目前常用的 化学 ,0 52 . 20 . 2 载体材料主要有天然高分子材料 , 复合材料等 。 【】Z eg G o h a,Y n S n ny n 4 hn u ,S u B i a u . zmea d E Mi r b a c n l g , 0 3 3 ,7 . c o il Te h o o y 2 0 , 27 6 221 分子 材 料 .. 高 高分子材料分为天然高分子材料和合成 高 【】 u Wu 5 Y e , jn n g u ghn L o Yuu Wa , a seg u , G n u ua i oe o re e h oo y 分子材料 , 天然高 分子如纤维索 , 球状蛋白及其 Yo y n Da , Bir s u c T c n l g , 0 ,0 4 9 碳水化合物等 , 比较适合担当酶载体 材料。 都 壳 2 09 1 0,3 5 . 聚糖 和海藻 酸等是 近年来 使用 最多 的载体 材 f】陈辉 , 6 张剑波 , 王维敬. 北京 大学 学报( 自然 料, 近年来合成 了许多有机高分子材料 , 如聚 科学版) 2 0 . 例 , 0 6 醚L6 一 4共聚物 ,聚丙烯酰胺 一丙烯酸高分 子 作 者 简 介 : 冬 雪 ( 94 )女 , 魏 1 8 一 。 内蒙 古呼 伦 钠 米 粒 子 , 乙烯 等 。 聚 贝 尔市 人 . 士研 究 生 。 硕 222复合 载 体 材 料 .. 复合载体材料是 以有机材料和无机材料 复 合组成 的新载体材料 , 在众多复合载体材料 中, 纳米 磁性材料作为 酶固定载体有 以下 特点: 高 的比表面积可固定大量的酶;在磁场作用下 , 固 定化酶可从反应体系 中迅速分离;有利于 回收 和反 复 使 用 , 降低 成 本 。 米 磁 性 材 料 以 其 特 有 纳 的物理性质 , 将成为载体中的重要 组成部分 , 成 为 目前最热 门的材料之~ 。 通过表面改性: 共聚 等化学方法对磁性载体材料进行修饰 , 载体 在 表面引人多种 反应性功能基团 ,以便 与漆 酶稳 定健合 。 国等合成磁性聚 乙烯微球 , 郑 首先制备 了用油酸做稳定剂的磁流体 F , 以磁性 微粒 e , 0 做磁核 通过共聚合作用制备 了磁性 聚乙烯微 球 ,尺 寸 在 8 3 I 月具 有 超 顺 磁 性 , ~ 4 nl + l , 以该 磁 性材料为载体担载酶 ,担载量较以前 的报道 明 显提高 , 化学稳定性和操作稳定性好[ 4 1 月等 。吴 人制 备 了磁性 O 壳聚糖 (s钠 米粒 子 , c) 粒
科I 【 I 技 论 坛
科 雀蠢
徐 露露
漆酶 的固定化及 其应用前 景
魏冬雪 王 红 霞
( 尔滨 师 范 大 学 , 哈 黑龙 江 哈 尔滨 10 2 ) 5 05
摘 要: 漆酶作为一种绿 色, 环保 的生物催化 剂已被 广泛应 用, 通过 固定化技 术将使漆酶具有更 为广 阔的-A 应 用前景 , 绍 了 酶的性质及  ̄, k 介 漆