文档介绍：第七章
固定化酶与固定化细胞技术
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本章主要内容:
第一节概述
第二节固定化酶与固定化细胞的制备
第三节固定化酶的性质及其影响因素
第四节固定化酶(细胞)的应用
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什么是固定化酶?
第一节概述
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固定化酶(Immobilized Enzyme)是20世纪60年代发展起来的—项新技术。
它是通过物理的或化学的手段,将酶束缚于水不溶的载体上,或将酶柬缚在一定的空间内,限制酶分子的自由流动,但能使酶充分发挥催化作用;过去曾称其为水不溶酶或固相酶。1971年第一届国际酶工程会上正式建议采用固定化酶的名称。
从60年代起,固定化酶的研究发展很快,起初人们把注意力集中在酶的固定化方法研究上,近年来,不但固定化方法和载体开发有了长足发展,并且已转向它在工业、医药、环保、能源开发以及理论研究等方面的应用研究。
固定化酶的发展:
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固定化酶与固定化细胞的优缺点
固定化酶的优点:
(1) 极易将固定化酶与底物、产物分开;产物溶液中没有酶的残留,简化了提纯工艺;
(2) 可以在较长时间内反复使用,有利于工艺的连续化、管道化;
(3) 酶反应过程可以严格控制,有利于工艺自动化和微电脑化;
(4) 在绝大多数情况下酶的稳定性得以提高;
(5) 较能适应于多酶反应;
(6) 酶的使用效率提高,产物得率提高,产品质量有保障,成本低。
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固定化酶的缺点:
(1)固定化时酶的活力有所损失。同时也增加了固定化的成本,使工厂初期投资增大;
(2)比较适应水溶性底物和小分子底物;
(3)与完整细胞比较,不适于多酶反应,特别是需要辅因子的反应,同时对胞内酶需经分离后,才能固定化。
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(1)省去了酶的分离;为多酶系统,无须辅因子再生;
(2)细胞生长快、数量多、反应快;
(3)可以连续发酵,而且产物提取前不用分离去细胞,能一边排出发酵液,一边进行培养,排除了产物抑制和消耗;
(4)保持酶在细胞内的原始状况,增加了酶的稳定、特别是对污染因子的抵抗力增加。
固定化细胞的优点
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(1)必须保持菌体的完整,防止菌体自溶,否则,将影响产品纯度;
(2)必须防止细胞内蛋白酶对所需酶的分解,同时,需抑制胞内其他酶的活性、阻止副产物的形成;
(3)细胞膜、壁会阻碍底物渗透和扩散。
固定化细胞同时也存在—些缺点:
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一、酶的固定化方法
酶的固定化方法有:
吸附法;共价键结合法;交联法;包埋法。
第二节固定化酶与固定化细胞的制备
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交联
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1. 吸附法
吸附法分为物理吸附法和离子交换吸附法。
(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。比如用纤维素作为吸附剂,用膨润的玻璃纸或胶棉膜吸附木瓜蛋白酶、碱性磷酸脂酶、6—磷酸葡萄糖脱氢酶。
吸附后在载体表面形成单分子层,吸附蛋白能力约70mg/cm2。
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②无机载体:氧化铅、皂土、白土、高岭土、多孔玻璃、二氧化钛等。
例如:用多孔硅为载体吸附米曲酶和枯草杆菌的淀粉酶以及黑曲霉的糖化酶,在45℃进行固定化