文档介绍：第七章固定化酶
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酶应用过程中的一些不足
酶的稳定性较差:除了某些耐高温的酶,如α-淀粉酶等;和胃蛋白酶等可以耐受较低的pH条件以外,大多数的酶在高温、强酸、强碱和重金属离子等外界因素影响下,都容易变性失活。
酶的一次性使用:酶一般都是在溶液中与底物反应,这样酶在反应系统中,与底物和产物混在一起,反应结束后,即使酶仍有很高的活力,也难于回收利用。这种一次性使用酶的方式,不仅使生产成本提高,而且难于连续化生产。
产物的分离纯化较困难:酶反应后成为杂质与产物混在一起,无疑给产物的进一步的分离纯化带来一定的困难。
固定化技术
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什么是固定化酶?
水溶性酶
水不溶性载体
水不溶性酶
(固定化酶)
固定化技术
在一定空间内呈闭锁状态的酶,能连续地进行反应,反应后的酶可以回收重复利用。
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固定化酶的优点:
酶与产物、底物易分开;
可多批次使用和装柱连续反应;
提高酶的稳定性;
产物中无酶残留,简化产品纯化工艺;
提高酶的使用效率,成本降低;
增加产物收率,提高产物质量。
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缺点:
酶活力损失;
增加了酶的成本;
只适用于可溶性底物,尤其可溶性小分子底物,对大分子不适宜;
不适宜于多酶反应。
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选择载体应考虑:
载体的形式:薄片状、管状、纤维状、颗粒状等;
载体的结构:孔型、半透膜性和非孔型;
载体的性质:水溶性和水不溶性;
酶偶联量或装载量和实效系数。
无机(anic)
anic from natural sources)
anic synthetic materials)
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酶固定化时遵循的原则:
维持酶的催化活性和专一性;
固定化应有利于自动化、连续化反应;
固定化酶应具有最小的空间位阻;
酶与载体必须牢固结合;
固定化酶应具有最大的稳定性;
固定化酶易与产物分离;
固定化酶成本要低;
充分考虑固定化酶在制备工程和应用中的安全因素。
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酶的固定化方法
1 非化学结合法: 结晶法、分散法、物理吸附法、离子结合法;
2 化学结合法:交联法、共价结合法;
3 包埋法:微囊法、网格法。
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非化学结合法
结晶法:使酶结晶从而实现固定化的方法。
分散法:将酶分散于水不溶相中而实现固定。
超滤反应体系
离子结合:酶通过离子键结合具有离子交换基的水不溶性载体的固定化方法。常用载体:DEAE-纤维素, DEAE-葡聚糖凝胶等。使用注意:pH、离子强度、温度
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吸附法:物理吸附、离子交换
吸附:利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上而实现每固定化的方法。
常用的固体吸附剂:
无机载体:活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石、白土、漂白土、高岭石、氧化铝、金属氧化物。
天然及合成高分子载体:淀粉、CMC、DEAE-纤维素、大孔树脂
非共价作用力,如静电、范德华力、离子键和氢键等。
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