固定化酶的应用及发展前景
固定化
固定化技术及其应用摘要固定化细胞技术是酶工程的核心技术之一，它将酶工程提高到一个新水平。
该技术简化了工业分离纯化的步骤，并使酶反应的连续生产成为现实。
目前，该技术已经广泛应用于食品、发酵、三废处理等行业，经济效益显著。
首先分析了固定化细胞的优缺点，介绍了近年来在食品、发酵和三废处理行业的应用，最后对其应用进行了展望。
关键词固定化酶；食品；发酵；三废处理；应用引言固定化细胞就是被限制自由移动的细胞，既细胞受到物理化学等因素约束或限制在一定的空间界限内，但细胞仍保留催化活性并具备能被反复或连续使用的活力。
是在酶固定化基础上发展起来的一项技术。
【1】固定化微生物技术使用化学或物理手段，将游离细胞或者酶定位于限定的区域，使其保持活性并可反复利用的方法。
最初主要用于发酵生产，70年代后期，被利用到水处理领域，近年来则成为各国学者研究的热点【2】。
固定化微生物技术克服了生物细胞太小，与水溶液分离较难，易造成二次污染的缺点，保持了效率高、稳定性强、能纯化和保持高效菌种的优点，在废水处理领域有广阔的应用前景。
在实际应用过程中，如何固定、何种载体，才能使固定化微生物能较长时间的保持一定的强度和活度，才能降低固定化成本，延长固定微生物的使用寿命，是该技术在污水处理中得到广泛应用的关键。
固定化技术作为实现动物细胞大规模培养的重要途径, 相对悬浮培养而言具有细胞生长密度高、抗剪切力和抗污染能力强、产物易于收集和分离纯、对贴壁型和非贴壁型细胞【3】都适用的优点, 因此在动物细胞的大规模培养上得到越来越广泛的应用,相继出现了微载体、中空纤维及微囊化等多种固定化培养技术。
本文作者将结合动物细胞的培养特性,介绍目前动物细胞大规模培养中的固定化技术。
酶作为一种蛋白质，其催化活性与空间结构密切相关，在大多数情况下固相酶的催化活性较低，以固定化氨基酰化酶为例，选择比较好的载体材料和固定化方法，其活性一般也仅为游离酶的50％～60％。
固定化酶技术在茶叶方面的研究与应用
ｉ ｔｏ ｕ ｅ ． Ｔ ｅ ｉ ｏ ｔ ｎ ｏ ｅ ｏ ｍｍｏ ｉ ｚ ｄ ｅ ｚ ｍｅ ｎ ｉ ｒ ｖｎ ｅ ｕ ｌ ｙ ａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｅ ｎｒｄ ｃ ｄ ｈ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｌ ｆ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｎ ｙ ｓ ｉ ｍｐ ｏ ｉｇ ｔ ａ ｑ ａｉ ｎ ｅ ｅ ｏ ｉ ｇ ｎ ｗ ｉ ｔ
为载体 ， 用交 联． 埋． 采 包 交联 固定化 方 法 的 效果
最佳 。
随着 技术 的进 步 ， 以降低成 本 ， 提高酶 活性 和稳 定性 ， 尽量 减少 或避 免酶 活 匀的损失 为前 提 ， 型载 新
泛而 有效 的利 用 ， 开 始 在食 品行 业 、 物 工 业 、 并 生 医 学诊 断 与药 品研究 、 环境 保护 、 源开 发 以及基 础研 能 究 等方 面发挥 重要 作用 Ｊ 。 传统 的 酶 固 定 化 方 法 大 致 可 分 为 ４类 ： 附 吸
１ 固定 化 酶技 术 的 发展
固 定 化 酶 现 象 最 早 在 １ １ 年 被 Ｎ ｌ ｎ 和 ９６ ｅｓ ｏ
化 动力 学参 数 。苏 二 正 等 人 叫比较 了海 藻 酸 钠 和 壳 聚糖 两种 载 体 及 不 同 固定 化 方法 对 单 宁酶 和 Ｂ ．
葡 萄糖苷 酶 的共 固定 化 效 果 ， 果 表 明 以海 藻 酸钠 结
制 了 固定化 酶技 术 的应 用 。 因此在 实 际 应 用 中 ， 定
生 物技 术 与茶 叶生 产 相 结合 ， 利 于充 分 发 挥 茶 叶 有
内含酶 在茶 叶生 产 与深 加 工 方 面 的重要 作用 ， 善 改 茶 叶 品质 ， 展 茶 叶的深 加工领 域 和应用 范围 。 拓
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｍｍｏ ｌｚ ｄ ｅ ｚ ｍｅ ａ ｅ ｂ ｅ ｄ ｌ ｐ ｌ ｄ ｉ ｎ ｅｄ ｂｒｔ ｅｒ ｓａ ｉ ｔ ｎ ｓｒ ｃ ｅｉ ｂｉ ｅ ｎ ｙ ｓｈ ｖ ｅ ｎ ｗｉ ｅｙ ａ ｐ ｉ ｎ ｍａ ｙ ｆ ｌ ｓ ｔ ｈ ｉ ｔ ｂｌ ｙ ａ ｄ ｉ ｅ ｉ ｉ ｒ ｕｓ ｂ ｌｔ ｅ ａ ｉｉ ｙ．Ｉ ｈ ｓ ａ ｔ ｌ ｎ ｔ ｉ ｒｉ ｅ，ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｎ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆｉ ｃ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔａ ｄ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｍｍｏ ｉｉｅ ｎ ｙ ｎ ｔ ｅ ｎ ｕｓｒ ｒ ｂ ｌｚ ｄ ｅ ｚ ｍｅ ｉ ｈｅ ｔ ａ ｉ ｄ ｔｙ ｗｅ ｅ
固定化酶的方法
固定化酶的方法
固定化酶是一种将酶固定在载体上的技术，可以提高酶的稳定性和重复使用性，从而降低生产成本和提高生产效率。
固定化酶技术已经广泛应用于食品、医药、化工等领域。
固定化酶的方法主要有物理吸附、共价键结合和交联固定等。
其中，物理吸附是将酶通过静电作用或疏水作用吸附在载体表面，共价键结合是通过化学反应将酶与载体共价键结合，交联固定则是通过交联剂将酶与载体交联在一起。
物理吸附是一种简单易行的固定化酶方法，但其稳定性较差，易受温度、pH值等因素影响。
共价键结合可以提高酶的稳定性和重复使用性，但其制备过程较为复杂，成本较高。
交联固定则是一种既简单又稳定的固定化酶方法，但其交联剂的选择和使用量需要仔细控制，否则会影响酶的活性和稳定性。
固定化酶技术的应用范围非常广泛。
在食品工业中，固定化酶可以用于酿造、发酵、果汁加工等过程中的酶解反应，从而提高产品质量和生产效率。
在医药工业中，固定化酶可以用于药物合成、酶替代治疗等领域，从而提高药物的纯度和效果。
在化工工业中，固定化酶可以用于催化反应、废水处理等领域，从而提高反应效率和环保性能。
固定化酶技术是一种非常重要的生物技术，可以提高酶的稳定性和
重复使用性，从而降低生产成本和提高生产效率。
随着科技的不断发展，固定化酶技术将会在更多的领域得到应用。
固定化酶及其在食品工业中的应用
Ｉ ｎ ｂ ｌ ｅ ｚ ｍ ｅ ａ ｄ Ｉｓ Ａｐ ｌ ａｉ ｎ ｉ ｈ ｏ ｎ ｕ ｔｙ ｍｌ ｏ ｉ ｚ ｄ Ｅｎ ｙ ｎ ｔ ｐ ｉ ｔ ｎ ｔ ｅ Ｆｏ ｄ Ｉ ｄ ｓｒ ｉ ｃ ｏ Ｃｈ ｎ Ｄｏ ｇ ｍｅ ｅ ｎ－ ｉ
为其 节 省能 源 与资 源 、 少污 染 的生 态环 境效 应 而 符合 可 减 持续发 展的战略 要求竭 。
１ 固定 化 酶 的 定 义 与 特 点
微 胶囊 包埋 法 ， 该方 法操 作 简单 ， 活回 收 率较 高 ， 酶 但发 生 化学 反应时 ， 易失活 ， 酶 适用 于小 分子底物 和产物 的酶 。
进 行 催化 、 生产 ， 而 固定 化 酶 一般 可 以被 认 为 是 不溶 性 因
酶。 与水 溶性酶 相 比 ， 其优 点如下 ： 于将 固定化 酶与 底物 、 易 产物 分高 ， 于后续 的分 离和纯 化 ； 便 可以在 较长 时 间内连 续
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食 品科学
现代 农业 科技
２１ ０ ０年第 １ ９期
固定化酶及其在食 品工业中的应用
陈冬梅
（ 疆 维 吾尔 自治 区伊 犁 哈 萨 克 自 治州 产 品 质量 检 验 所 ， 疆 伊 宁 ８ ５ ０ ） 新 新 ３ ０ ０
固定化酶在食品中的应用
固定化酶在食品中的应用（生物科学与技术学院袁定清）摘要:固定化酶技术将酶工程提高到一个新水平，实现了酶的重复使用及产物与酶的分离。
而且它已在食品领域得到了迅速的发展和广泛的应用。
本文主要介绍了固定化酶技术的特点、固定方法、食品工业方面的应用和发展趋势的预测，是酶工程的核心技术之一。
关键词：固定化酶；食品制造；固定化技术Application of immobilized enzyme in food(College of biological science and technology Yuan Dingqing ）Abstract:The technology of immobilized enzyme is one of the core technology for enzyme engineering, it enzyme engineering to a new level, to achieve the separation of enzyme reuse and product with the enzyme. And it has been in the food area of rapid development and wide application. This paper describes the characteristics of the immobilized enzyme technology, fixation methods, applications and development trends in the food industry forecast.Key words:immobilized enzyme; food industry; immobilization technology; prospects1 固定化酶的定义和特点固定化酶技术是用人工方法将酶固定在特定载体上，进行催化生产，因而固定化酶一般可以被认为是不溶性酶，与水溶性酶相比，其优点如下：易于将固定化酶与底物、产物分离，便于后续的分离和纯化；可以在较长时间内连续生产；酶的稳定性和最适温度提高；酶反应条件容易控制；可以增加产物的收率提高产物质量；酶的使用效率高，成本低；适于产业化、连续化、自动化生产。
固定化技术应用-酶和细胞的固定化
固定化技术应用－酶和细胞的固定化试题中出现固定酶能不能催化一系列反应，查找资料，没有权威资料认为已经存在催化系列反应的酶，应该是研究方向。
选修知识的考查已经出现应用方向，也拓展到了技术的前景。
也就是说，需要在教学中创设情境适当扩大知识面，结合试题进行教学会收到很好的效果，如固定化酶技术可以拓展到固定化细胞。
问题：固定化技术以及发展前景如何？什么是固定化酶？什么是固定化细胞？011.固定化酶技术固定化酶技术是用物理或化学手段。
将游离酶封锁住固体材料或限制在一定区域内进行活跃的、特有的催化作用，并可回收长时间使用的一种技术。
酶的固定化技术已经成为酶应用领域中的一个主要研究方向。
经固定化的酶与游离酶相比具有稳定性高、回收方便、易于控制、可反复使用、成本低廉等优点，在生物工业、医学及临床诊断、化学分析、环境保护、能源开发以及基础研究等方面发挥了重要作用。
2.固定化酶技术的发展以前，固定化酶技术是把从生物体内提取出来的酶，用人工方法固定在载体上。
1916年Nelson和GrImn最先发现了酶的固定化现象。
科学家们就开始了同定化酶的研究工作。
1969年日本一家制药公司第一次将固定化的酰化氨基酸水解酶用于从混合氨基酸中生产L－氮基酸，开辟了固定化酶在工业生产中的新纪元。
我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是微生物所和上海生化所的工作者开始了固定化酶的研究。
当今，固定化酶技术发展方向是无载体的酶固定化技术。
邱广亮等用磁性聚乙二醇胶体粒子作载体，采用吸附－交联法，制备出具有磁响应性的固定化糖化酶，简称磁性酶(M I E)一方面由于载体具有两亲性，M I E可稳定的分散于水相或有机相中，充分的进行酶催化反应；另一方面，由于载体具有磁响应性，M I E又可借助外部磁场简单地回收，反复使用，大大提高酶的使用效率。
Puleo等将钛合金表面用丙烯酸胺等离子体处理引入氨基，然后将含碳硝化甘油接枝于钛合金表面，或者将等离子体处理的钛合金先由琥珀酸酐处理，再用含碳硝化甘油接枝，进而将溶菌酶和骨形态蛋白进行固定，实现了生物分子在生物惰性金属上的固定化。
工业中应用的固定化酶原理
工业中应用的固定化酶原理1. 固定化酶的概述1.1 什么是固定化酶固定化酶是将酶分子固定在载体上，形成固定化酶，以增强酶的稳定性和重复使用性。
1.2 固定化酶的优势•提高酶的稳定性•增加酶的活性•便于分离和回收•可重复使用2. 固定化酶的原理固定化酶的原理是通过酶与载体之间的化学结合或物理吸附实现酶的固定化。
2.1 化学结合固定化酶通过化学反应，在酶分子和载体表面形成共价键。
典型的化学结合方法有： -亲和吸附：利用亲和对配体和受体之间的特异性结合进行固定化。
- 共价键连接：通过化学交联剂将酶与载体化学结合。
2.2 物理吸附固定化酶通过静电作用、氢键和范德华力等物理作用，实现酶分子在载体表面的吸附。
常见的物理吸附方法有： - 吸附：利用载体表面的物理性质吸附酶分子。
- 包埋：将酶分子包埋在载体中。
3. 工业中应用的固定化酶3.1 制药工业在制药工业中，固定化酶被广泛应用于药物合成、药物分离和药物检测等领域。
例如： - 利用固定化酶合成药物，提高反应效率和产物纯度。
- 利用固定化酶实现药物分离和纯化，提高制剂的质量。
- 利用固定化酶进行药物代谢研究，加快药物开发进程。
3.2 食品工业在食品工业中，固定化酶被应用于发酵、饮料生产和食品检测等方面。
例如：- 利用固定化酶进行食品发酵过程中的废液处理，提高废液利用率。
- 在饮料生产中，利用固定化酶降解果汁中的糖分，改善口感和保持果汁的营养成分。
- 利用固定化酶进行食品中的常见成分检测，提高产品质量和安全性。
3.3 环保工业固定化酶在环保工业中也发挥重要作用。
例如： - 利用固定化酶降解废水中的有害物质，减少对环境的污染。
- 利用固定化酶处理废弃物，提高废弃物的资源化利用率。
- 利用固定化酶进行大气污染物的检测，帮助环保部门监测和改善空气质量。
4. 结论固定化酶作为一种重要的生物工艺技术，在工业中具有广泛应用的潜力。
其稳定性、活性和可重复使用性等优势，使得固定化酶在制药、食品和环保工业中发挥重要作用。
酶的固定化名词解释
酶的固定化名词解释为了更好地理解酶的固定化，我们需要先了解一些基本的概念和名词。
酶是一种生物催化剂，它能够将化学反应的速率加快数百倍，甚至几千倍。
酶能够在体内进行催化作用，但是在工业中，酶的使用通常需要将其提取出来并进行固定化处理。
酶的固定化是对酶进行处理，使其能够在固定的材料上稳定存在并进行催化作用。
将酶固定在固体支持材料（例如聚四氟乙烯、聚丙烯等）上，然后将其包装成固定化酶催化剂，可以大大提高酶的稳定性和重复使用率，从而减少了生产成本和废弃物的产生。
下面，我们来具体了解一些与酶的固定化相关的名词和概念。
一、酶的特性1、酶的亲和力酶的亲和力指的是酶与反应物之间结合的强度。
酶与反应物之间的亲和力越大，酶的催化效率就越高。
2、酶的催化效率酶的催化效率指的是在特定条件下，酶催化反应的速率。
酶的催化效率越高，酶能够催化反应的速度越快。
3、酶的稳定性酶的稳定性指的是酶在特定条件下的稳定性。
稳定的酶能够长时间地保持其催化活性，从而减少了酶失活的可能性。
二、酶的固定化方式1、吸附法吸附法是将酶分子直接吸附到固体材料表面上，例如有机树脂、硅胶、纤维素等。
吸附法具有操作简单、易于控制等优点，但其中的酶易于脱落，稳定性较差。
2、包埋法包埋法是将酶固定在聚丙烯、聚乙烯等材料中。
在制备过程中，在酶与材料之间添加辅料，或利用聚合反应构筑复合材料结构。
包埋法的优点是稳定性强，但是酶催化效率较低。
3、共价固定化共价固定化是将固体支持材料和酶分子通过化学键或其他共价键结合在一起，从而形成一种新的化合物。
共价固定化的优点是稳定性强，催化效率高，但需要复杂的制备过程和化学反应条件的严格掌控。
三、固定化酶的应用1、废水处理将固定化酶催化剂添加到废水中，可以有效地去除废水中的有害物质和污染物，从而达到净化废水的目的。
2、食品加工固定化酶催化剂可以在食品加工中发挥重要作用，例如在面包、奶酪和啤酒等食品的制备过程中，利用固定化酶催化剂进行酵素催化反应。
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固定化酶的应用及发展前景
固定化酶的研究和应用不仅在化学生物学、生物工程医学及生命科学等领域异常活跃，而且因为具有节省能源与资源、减少污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求，目前固定化酶已被广泛应用于医药领域、食品行业、化工行业、材料科学、环保领域、能源领域、蛋白质组学等领域。
1.医药领域
固定化脲酶：脲酶是专一性催化尿素水解的酶，应用于尿素生产控制、产品检验，也广泛用于临床医学、医学检验等，脲酶的固定化在血液透析中有着极佳的应用前景。
固定化磷酸酯酶：磷酸酯酶的作用是催化水解低密度脂蛋白上的磷脂的酶，加速体内低密度脂蛋白的代谢。
人体中的低密度脂蛋白是主要的血浆胆固醇载体，由于其在体内代谢缓慢，易形成高血浆胆固醇，以至引起心血管疾病，因此磷酸酯酶的固定化可以应用于心血管疾病的治疗。
固定化葡聚糖酶：葡聚糖酶常用于水解在血液替代品的制备过程中产生的右旋糖酐。
2.食品行业
固定化酶应用于食品检测：固定化酶技术的发展使生物传感器也得到相当大的发展，它不仅使食品成分的高选择性、快速、低成本分析测定成为可能，而且生物传感器技术的持续发展将很快实现食品生产的在线质量控制，降低食品生产成本，并可以保证安全可靠及高质量的食品[11]。
3.生物传感器方面的应用
在医学领域，生物传感器因快速、灵敏、专一、响应快等优点发挥着越来越重要的作用。
目前，在检测多种细菌、病毒及其毒素等多个方面生物传感器已有较广泛应用。
比如高精度血糖分析仪是采用固定化酶的生物传感分析仪，其分析精度可以达到0. 5%~ 2%，比家用保健类生物传感器几乎高一个数量级，比目前医用生化分析仪的精度也高2%~ 3%。
这在血糖分析领域是非常重要的。
酶电极现已用于测定各种糖类、抗生素、氨基酸、有机酸、脂肪、醇类、胺类以及尿素、尿酸等。
4.环境保护
在环境监测方面，固定化酶也可以用于测定有毒物质含量以进行环境监测。
杨雪梅等选用硅胶、活性炭、大孔树脂，在一定条件下用物理吸附法固定蛋白酶，3种载体固定的蛋白酶对含高浓度蛋白质的淀粉黄浆废水进行水解实验，发现大孔树脂对蛋白酶的效果良好，并对含高浓度蛋白质的废水处理效果最好。
在废水处理中，固定化酶也受到了越来越多科学家的关注。
生活污水和工业废水中有害成分主要是氯酚，将辣根过氧化物酶大量吸附在磁石上，可以保证其100%的活力，且净化效果是粗酶的20多倍。
5.能源利用
近年来不少学者为了解决能源紧缺问题致力于利用固定化的脂肪酶催化合成生物柴油。
高阳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。
氢气作为一种清洁能源已引起人们的关注。
有学者利用聚丙烯酰胺凝胶包埋丁酸梭状芽孢杆菌IFO3847菌株，可以利用葡萄糖生产氢气，并且稳定性好，无需隔氧。
酶固定化技术展望
（1）制备高稳定、高负载、高活性的固定化酶是酶固定化研究的主要方向，因为这样的固定化技术的应用能大大降低目标产物的制备成本。
（2）运用当代高新技术和设计合成新型载体以及两者的有机结合是引人注目的研究动向。
（3）随着多酶催化的深入研究，多酶固定化技术和多种固定方法结合技术的开发将成为酶固定化领域的重要内容之一。