浅谈固定化酶

浅谈固定化酶

固定化酶（immobilized enzyme)是20世纪60年代发展起来的一种新技术。所谓固定化酶，是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。通常酶催化反应都是在水溶液中进行的，而固定化酶是将水溶性酶用物理或化学方法处理，使之成为不溶于水的，仍具有酶活性的状态。

酶固定化后一般稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用。便于运输和贮存，有利于自动化生产，但是活性降低，使用范围减小，技术还有发展空间。固定化酶是近十余年发展起来的酶应用技术，在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。

固定化酶的研究始于1910年,正式研究于20世纪60年代,70年代已在全世界普遍开展。酶的固定化(Immobilization of enzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内,仍能进行其特有的催化反应、并可回收及重复利用的一类技术。与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时,又克服了游离酶的不足之处,呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。固定化酶不仅在化学、生物学及生物工程、医学及生命科学等学科领域的研究异常活跃,得到迅速发展和广泛的应用,而且因为具有节省资源与能源、减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求。

固定化酶与水溶性酶相比的优缺点

优点：①固定化酶可重复使用，使酶的使用效率提高、使用成本降低。

②固定化酶极易与反应体系分离，简化了提纯工艺，而且产品收率高、质量好。

③在多数情况下，酶经固定化后稳定性得到提高。

④固定化酶的催化反应过程更易控制。

⑤固定化酶具有一定的机械强度，可以用搅拌或装柱的方式作用于底物溶液，便于酶催化反应的连续化和自动化操作。

⑥固定化酶与游离酶相比更适于多酶体系的使用，不仅可利用多酶体系中的协同效应使酶催化反应速率大大提高，而且还可以控制反应按一定顺序进行。

缺点：①固定化可能造成酶的部分失活，酶活力有损失。

②酶催化微环境的改变可能导致其反应动力学发生变化。

③固定化酶的使用成本增加，使工厂的初始投资增大、

④固定化酶一般只适用于水溶性的小分子底物，对于大分子底物不适宜。

⑤与完整菌体细胞相比，固定化酶不适宜于多酶反应，特别是需要辅助因子参加的反应。

⑥胞内酶进行固定化时必须经过酶的分离纯化操作。

固定化细胞和固定化酶比较,2个的优缺点

固定化细胞：优点：固定化细胞内酶的活性基本没有损失。缺点：固定化细胞只能用于生产细胞外酶.

固定化酶：优点：容易与水溶性反应物和产物分离。.缺点：一种酶只催化一种化学反应,而产物形成是通过一系列酶促反应得到的.

制备方法

主要的研究内容之一。固定化酶较高的稳定性，使其在工业生产中有广阔的前景。

食品工业

罐装液态茶饮料自20世纪80年代开发成功以来已迅速发展成为当今国际饮料市场的主流产品之一。增香和除混是制约茶饮料发展的2个重要因素。将单宁酶和β-葡萄糖甘酶进行共固定化，并以绿茶、红茶、乌龙茶为例研究了共固定化酶的性质，结果表明：经共固定化酶处理后，绿茶、红茶、乌龙3类茶的香精油总量均有所增加；3类茶的非酯型儿茶素含量增加，而酯型儿茶素的含量下降。

燃料工业(生物柴油)

生物柴油主要是以植物油和动物油为原料而制成的，其主要优点是：生物可降解性、可再生资源、无毒、废气排放量小，是环境的友好燃料，可作为石油的替代品。目前生产生物柴油主要采用化学法。此方法工艺复杂、能耗高、产品易变质、生产过程有污染，因此，已经有学者研究利用生物酶法，即动植物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行酯化反应，制备相应的脂肪酸酯。脂肪酶广泛地应用于生物柴油工业。等研究了利用多孔渗水物质为载体固定脂肪酶，使其可在低水环境中合成生物柴油。

医药工业

现代制药也大多采用化学方法，但化学法工艺复杂，原料浪费严重且易产生污染，因此人们渐渐转向生物酶法制药的研究，获得了很多

可喜的成果。头孢菌素正渐渐代替青霉素成为临床应用上主要的抗生素。梅建凤等利用固定化青霉素酰化酶催化合成头孢羟氨苄，并选择了较好的合成工艺，使此反应的转化率可达到80.3%