壳聚糖固定化酶研究进展

天然高分子材料壳聚糖固定化纤维素酶的研究近年来，纤维素酶技术受到越来越多的关注，因为它可以有效地提高纤维素的利用率，从而使它成为了一种重要的可持续能源。

由于它的高活性和稳定性，纤维素酶是一种理想的生物催化剂，也被很多人用于生物重整和生物水解等方面。

然而，传统的纤维素酶分离与固定化技术存在着许多不足。

因此，开发新的固定化技术以提高纤维素酶的活性和稳定性，具有十分重要的意义。

天然高分子材料壳聚糖是一种新型的固定化剂，能够有效地将纤维素酶固定在材料表面，从而达到固定化纤维素酶的目的。

目前，固定化技术在酶分离中被广泛应用，而天然高分子材料壳聚糖也可以用于实现纤维素酶的固定化。

本研究旨在探究天然高分子材料壳聚糖固定化纤维素酶的研究方法，并研究其影响要素，以便进一步提高其固定化性能。

首先，研究团队采用了现有的解剖学实验和可视化技术来研究壳聚糖固定化纤维素酶的形式和结构。

在实验中，研究人员采用电子显微镜（TEM）技术和扫描电子显微镜（SEM）技术对壳聚糖和纤维素酶的形式和结构进行了详细的观察。

结果表明，壳聚糖能够有效地将纤维素酶固定在材料表面，并形成了良好的纤维素酶-壳聚糖复合体。

研究人员还分别采用X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）和热重-分析仪（TGA）等技术，对壳聚糖固定化纤维素酶的结构和性质进行了进一步的测试。

其次，研究人员对壳聚糖固定化纤维素酶的活性和稳定性进行了实验研究。

研究人员发现，壳聚糖能够有效地提高纤维素酶的活性，壳聚糖固定化纤维素酶的活性高于传统的纤维素酶。

此外，壳聚糖固定化纤维素酶具有优异的热稳定性，而且在一定温度范围内，它们的活性还可以得到很好的稳定性。

最后，研究人员将室温和高温条件下的壳聚糖固定化纤维素酶进行了优化研究。

研究人员发现，当壳聚糖固定化纤维素酶处于低温条件下时，其活性可以达到最大，而当壳聚糖固定化纤维素酶处于高温条件下时，其活性则会有一定的降低。

经过上述实验，研究团队得出结论：天然高分子材料壳聚糖可以有效地将纤维素酶固定在材料表面，并具有良好的热稳定性，在一定温度范围内，纤维素酶的稳定性和活性可以获得很好的稳定性。

固定化酶的研究进展和应用前景固定化酶是指将酶固定在固体载体上，并保持其生物活性的一种技术。

它有许多优点，如可重复使用、稳定性高、易于回收等，因此成为了生物技术领域一种非常有前途的研究方向。

一、固定化酶的发展历程固定化酶的概念最早可以追溯到20世纪50年代。

第一种固定化酶的载体是硅胶，随后又发展了许多种载体，如凝胶、海藻酸盐、纳米材料、磁性颗粒等。

随着技术的进步，目前已有各种方法来制备纳米载体和比之前更优异的凝胶载体。

同时，各种固定化酶的制备方法也在不断改进，包括共价结合、吸附、交联、包埋等。

二、固定化酶的应用固定化酶的应用范围非常广泛，包括生物催化、食品工业、医药工业、制药工业等。

其中，固定化酶在食品工业中的应用最为广泛。

如生产葡萄糖、果汁、醋等。

固定化酶也可以用于制药工业中的药品合成。

此外，还可以在纳米技术、环境保护、制垃圾处理等领域中找到应用。

三、固定化酶的优势1. 重复使用：固定化酶具有可重复使用的优势，节省了时间和成本，具有广泛应用前景。

2. 稳定性：与游离酶相比，固定化酶具有较高的稳定性和耐受性，并可在极端环境中保持其生物活性。

3. 易于回收：固定化酶可以设计成可在固定化酶中回收，增加了其经济价值。

四、固定化酶仍需解决的问题尽管固定化酶在许多领域中具有潜力，但仍存在一些问题。

1. 优化载体：优化载体并不是一件容易的事情，其选择需要结合具体的酶种和应用需求，存在一定的技术难度。

2. 降低成本：目前固定化酶的生产成本仍比较高，限制了其在一些领域中的推广。

3. 稳定性问题：目前许多固定化酶在长时间的储存或使用过程中还会出现酶失活的情况，这需要更好的研究与解决。

综合而言，固定化酶的广泛应用前景与其固有的优势是显而易见的。

在未来，我们需要持续关注固定化酶领域的研究与发展，加快技术优化和成本降低，更好地服务于人类的需求。

固定化酶技术及应用的研究进展一、固定化酶的制备方法研究进展固定化酶的制备方法包括物理吸附、共价键结和交联结构等。

近年来，研究者们发展了一系列新型的固定化酶制备方法，如钙凝胶法、包埋法、凝胶微球法和溶胶凝胶法等。

这些新方法不仅提高了固定化酶的稳定性和活性，还大幅度降低了制备成本，提高了酶的重复使用性。

固定化酶在生物工程领域的应用主要集中在酶催化反应、生物催化剂制备以及生物催化剂的应用等方面。

例如，固定化酶可以用于生物反应器中进行酶催化反应，实现对废水处理、医药合成和食品工业等的高效处理。

此外，固定化酶还可以用于制备各类生物催化剂，如药物微胶囊和生物传感器，用于治疗疾病和检测生物分子。

固定化酶在食品工业中的应用主要包括生产酶制剂、降解保健食品、生产高价值添加物以及改善食品品质等方面。

固定化酶可以用于生产各类酶制剂，如发酵酶、复合酶和水解酶等，以加速酶催化反应。

此外，固定化酶还可以用于生产特殊功能食品，如降解保健食品、胶原蛋白等，以满足不同人群的需求。

固定化酶在医药学领域的应用主要包括药物制剂、生物芯片、药物代谢和生物传感器等方面。

例如，固定化酶可以用于制备缓控释药物制剂，以提高药物的疗效和降低副作用。

此外，固定化酶还可以用于制备生物芯片，用于分析疾病标志物和药物代谢产物等。

固定化酶在环境保护领域的应用主要包括废水处理、大气污染控制和土壤修复等方面。

固定化酶可以用于废水处理中，加速有害物质的降解和去除。

此外，固定化酶还可以用于大气污染控制，将有害气体转化为无害物质。

固定化酶还可以用于土壤修复，加速土壤中有毒物质的降解和去除。

综上所述，固定化酶技术在多个研究领域取得了重要的进展。

通过不断创新和改进固定化酶制备方法，研究者们加强了固定化酶的稳定性和重复使用性，提高了酶的应用效果和利用价值。

固定化酶技术的进一步发展，将为生物工程、食品工业、医药学和环境保护等领域带来更多创新和突破。

固定化酶研究进展一、定义固定化酶：其是酶工程的一种手段，是利用物理化学手段将生物提取的酶固定在介质上，是指不溶于水而具有酶活性的状态，提高酶的催化活力和催化效率。

二、固定化酶的具体方法1、吸附法利用各种吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上而使酶固定的方法。

通常有物理吸附法和离子吸附法。

常用吸附剂：活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等。

优点：其操作简便、条件温和，不会引起酶变性或失活，且载体廉价易得，可反复使用。

2、载体结合法最常用的是共价结合法，即酶蛋白的非必需基团通过共价键和载体形成不可逆的连接。

在温和的条件下能偶联的蛋白质基团包括：氨基、羧基、半胱氨酸的巯基、组氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、丝氨酸和苏氨酸的羟基。

参加和载体共价结合的基团，不能是酶表现活力所必需的基团。

3、交联法依靠双功能团试剂使酶分子之间发生交联凝集成网状结构，使之不溶于水从而形成固定化酶。

常采用的双功能团试剂有戊二醛、顺丁烯二酸酐等。

酶蛋白的游离氨基、酚基、咪唑基及巯基均可参与交联反应。

4、包埋法酶被裹在凝胶的细格子中或被半透性的聚合物膜包围而成为格子型和微胶囊型两种。

包埋法制备固定化酶除包埋水溶性酶外还常包埋细胞，制成固定化细胞。

酶经过固定化后，比较能耐受温度及pH的变化，最适pH往往稍有移位，对底物专一性没有任何改变，实际使用效率也提高数倍。

三、固定化酶的应用固定化酶的形式多样，可制成机械性能好的颗粒装成酶柱用于连续生产；或在反应器中进行批式搅拌反应；也可制成酶膜、酶管等应用于分析化学；又可制成微胶囊酶，作为治疗酶应用于临床。

现在又有人用酶膜（包括细胞、组织、微生物制成的膜）与电、光、热等敏感的元件组成生物传感器，用于测定有机化合物和发酵自动控制中信息的传递及环境保护中有害物质的检测。

固定化技术研究进展摘要：固定化酶技术作为一门交叉学科技术，在生命科学、生物医学、食品科学、化学化工及环境科学领域得到了广泛应用。

新型载体材料的合成是今后固定化酶发展的一个非常重要的研究领域。

本文主要介绍了固定化酶的载体，固定化技术以及在不同行业的应用，主要介绍了在污水处理和医疗行业的应用和发展趋势。

关键词：固定化载体污水医疗应用酶是重要的生物催化剂，具有专一性强、催化效率高、无污染、反应条件温和等特点，在制药、食品、环保、酿造、能源等领域都得到了广泛的应用。

但在实际应用中，酶也存在许多不足，如大多数的酶在高温、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，不够稳定；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；并且分离纯化困难，也会导致生产成本的提高等。

固定化酶技术(Immobilized enzyme technology)克服了酶的上述不足。

酶的固定化是指采用有机或无机固体材料作为载体，将酶包埋起来或束缚、限制于载体的表面和微孔中，使其仍具有催化活性，并可回收及重复使用的酶化学方法与技术。

1.传统酶固定化技术传统酶的固定化方法可分为吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等 4 种。

吸附法是指通过载体表面和酶表面间的次级键相互作用而达到酶固定化的方法，根据吸附剂的特点又可分为物理吸附和离子交换吸附。

该法具有操作简便、条件温和及吸附剂可反复使用等优点，但也存在吸附力弱，易在不适pH、高盐浓度、高底物浓度及高温条件下解吸脱落的缺点。

共价偶联法是将酶的活性非必须侧链基团与载体的功能基通过共价键结合，故表现出良好的稳定性，有利于酶的连续使用，是目前应用和研究最为活跃的一类酶固定化方法，但共价偶联反应容易使酶变性而失活。

交联法是利用双功能或多功能基团试剂在酶分子之间交联架桥固定化酶的方法，其更易使酶失活。

包埋法包括网格包埋、微囊型包埋和脂质体包埋等，包埋法中因酶本身不参与化学结合反应，故可获得较高的酶活力回收，其缺点是不适用于高分子量底物的传质和用于柱反应系统，且常有扩散限制等问题。

壳聚糖直接作为固定化酶载体壳聚糖本身是一种多孔网状天然高分子粉粒材料,耐热性好,其分子中的羟基和氨基可形成活泼界面,对蛋白质有显著的亲合力 ,可将酶吸附通过离子键、氢键及范德华力而与载体结合。

李志国等[ 4 ]以壳聚糖为载体,用物理吸附固定化脂肪酶,对影响固定化过程的各种因素进行考察,确定最优条件,结果表明:固定化酶的可操作性优于游离酶。

以壳聚糖为载体通过吸附制备固定化酶,酶不易失活,但酶与载体之间的结合力弱,在使用过程中酶分子易从载体上脱落,因此,多数情况下用吸附—交联法以提高其稳定性。

最常用的交联剂是甲醛和戊二醛[ 5, 6 ],但更多采用戊二醛。

吴茜茜等[ 9 ]研究了壳聚糖吸附和戊二醛交联对脂肪酶固定化的影响。

蔡俊等[ 10 ]对谷胱甘肽硫转移酶的固定化、游离酶和固定化酶的酶学特性进行了研究,通过试验确定谷胱甘肽硫转移酶的最佳固定化条件为先用2%壳聚糖吸附酶,然后再加戊二醛交联,戊二醛浓度1.2%,交联时间为16h。

王俊等[ 11 ]以壳聚糖为载体,采用戊二醛为交联剂的方法来固定海藻糖合成酶。

赵江等[ 12 ]采用壳聚糖吸附和戊二醛交联的方法,将胃蛋白酶固定于壳聚糖上。

壳聚糖衍生物作为固定化酶载体壳聚糖只能酸溶或溶于酸性水溶液 ,不能溶于有机溶剂。

为了改善它的物理和化学特性可对壳聚糖进行化学修饰 ,如酰基化、羧基化、醚化、 Schiff反应、 N2 烷基化、酯化、氧化、卤化、接枝共聚、络合等反应 ,生成一系列具有不同性能的衍生物[ 28 ],可用作固定化酶的载体。

壳聚糖在甲醇 /乙酸介质中与过量醛进行 Schiff碱反应 , 可生成醛亚胺化衍生物。

魏荣卿等[ 29 ]以壳聚糖为载体 ,与双醛淀粉反应形成酶柔性固定化模型 (Chit osan2 DAS50) ,对木瓜蛋白酶进行柔性固定化 ,在酶用量为 14 . 4 mg/g (酶 /干球 )、 pH 8的条件下 ,固定木瓜蛋白酶 18 h,所得的固定化酶活力回收率达 72% ,相当于采用壳聚糖—戊二醛 (Chit osan,G A)载体的 3倍。

壳聚糖在生物医学领域中的应用及研究进展壳聚糖是一种生物可降解、生物相容性极高的多糖类物质，具有广泛的应用潜力。

在生物医学领域，壳聚糖已被广泛研究并应用于药物传递、组织工程、伤口修复等多个方面。

本文将对壳聚糖在生物医学领域中的应用及研究进展进行综述。

首先，壳聚糖在药物传递领域中起到了重要的作用。

由于其生物相容性和生物可降解性，壳聚糖可以作为载体用于药物的传递和释放。

研究表明，壳聚糖可以包封大量的药物，形成稳定的纳米粒子或微球，以提高药物的稳定性、溶解度和生物利用度。

此外，壳聚糖还可以通过改变载体的表面性质来实现药物的靶向传递，提高药物的治疗效果并减少副作用。

其次，壳聚糖在组织工程中的应用也备受关注。

组织工程是一种通过构建人体组织和器官来替代受损组织或器官的方法。

壳聚糖作为一种天然多糖材料，具有优良的生物相容性和生物降解性，被广泛用于组织工程中的支架材料。

研究人员可以利用壳聚糖构建三维支架，为细胞提供生长和分化的结构支持，并促进新生组织的生成和修复。

此外，壳聚糖还可以通过调控细胞的黏附和增殖，促进组织修复和再生。

此外，壳聚糖在伤口修复中的应用也具有潜力。

伤口修复是生物医学领域中一个重要的研究方向，壳聚糖作为一种生物相容性材料，可以用于伤口的结构修复和功能重建。

研究表明，壳聚糖可以促进伤口的愈合，减少感染和炎症反应。

壳聚糖膜可以形成在伤口表面，形成一种保护层，促进伤口的愈合，并具有调控渗透性、防止水分流失和细菌入侵的功能。

除此之外，壳聚糖还可以通过促进血管新生和修复胶原蛋白的合成，加速伤口愈合的过程。

壳聚糖在生物医学领域的研究进展迅猛。

近年来，研究人员不断创新壳聚糖的制备方法和功能化修饰方法，提高壳聚糖的性能和应用范围。

例如，利用壳聚糖与其他材料的复合，可以形成具有多功能性的材料，如利用壳聚糖与胶原蛋白复合后可提高材料的强度和生物活性。

同时，研究壳聚糖纳米载体的应用也越来越受到关注，通过改变纳米颗粒的尺寸和表面性质，可以实现药物的靶向释放和控制释放。

壳聚糖固定化酶的研究与应用摘要：介绍壳聚糖作为固定化酶载体的3种主要情况：壳聚糖直接作为固定化酶载体；壳聚糖衍生物作为固定化酶载体；壳聚糖与其他物质共同作为固定化酶载体。

壳聚糖及其衍生物等固定化酶具有酶活性高、回收率高和耐贮藏等特点。

指出壳聚糖及其衍生物在固定化酶技术领域有着广阔的应用前景。

关键词：壳聚糖；衍生物；固定化酶壳聚糖是甲壳素(chitin)脱乙酰基的产物，是由大部分2-氨基一2一脱氧一β—D-葡萄糖单元和少量N．乙酰-2一氨基-2一脱氧一β一D一葡萄糖单元以β一1，4糖苷键连接的二元线性共聚物，相对分子质量通常在几十万到上百万左右。

壳聚糖学名聚氨基葡萄糖，是一种生物相容性好、易生物降解、无毒、易得的天然功能高分子生物材料，易于制成粉、膜、多孔微珠、纤维、凝胶、纳米粒子等多种形态。

作为唯一一种碱性多糖，壳聚糖在固定化酶并保持其活性方面有独特的优点。

1 壳聚糖直接作为固定化酶载体。

壳聚糖本身是一种多孔网状天然高分子粉粒材料，耐热性好，其分子中的羟基和氨基可形成活泼界面，对蛋白质有显著的亲合力，可将酶吸附通过离子键、氢键及范德华力而与载体结合。

John等将壳聚糖研磨成粉状，与粉状胰蛋白酶混合研磨，通过吸附作用周定胰蛋白酶，结果表明：研磨时间越长，固定化效果越好。

李志国等以壳聚糖为载体，用物理吸附固定化脂肪酶，对影响固定化过程的各种因素进行考察，确定最优条件，结果表明：固定化酶的可操作性优于游离酶。

以壳聚糖为载体通过吸附制备固定化酶，酶不易失活，但酶与载体之间的结合力弱，在使用过程中酶分子易从载体上脱落，因此，多数情况下用吸附一交联法以提高其稳定性。

最常用的交联剂是甲醛和戊二醛，但更多采用戊二醛。

周纪宁采用甲醛活化交联壳聚糖固定L-天冬酰胺酶，其活力回收可达20％一25％。

岳振峰等将粉末状壳聚糖制备成微球形多孔载体，采用吸附——交联的方法进行固定化，在最佳固定化条件下，酶活力回收率为78．1％，具有较好的强度。

固定化酶研究进展固定化酶是将自由酶固定在一种载体上，以提高酶的活性、稳定性和可重复使用性的一种技术。

近年来，固定化酶研究取得了很大的进展，下面将介绍固定化酶研究的三个重要方面：载体选择、固定化方法和应用研究。

一、载体选择固定化酶的载体选择是固定化酶研究的重要方面之一、常见的载体包括无机载体、有机载体和生物载体。

无机载体一般具有良好的力学性能和稳定性，如硅胶、氧化铝等。

有机载体一般由生物高分子材料制成，如聚合物、淀粉等。

生物载体是指利用活细胞或细胞壁来固定酶，如酵母细胞、细菌等。

近年来，有机载体和生物载体在固定化酶研究中受到了广泛关注。

有机载体具有良好的机械性能、化学特性和生物相容性，可以提高酶的稳定性和活性。

生物载体可以提供更多的酶固定位点，提高酶的载体负载量和活性稳定性。

二、固定化方法固定化酶的固定化方法是固定化酶研究的另一个重要方面。

常见的固定化方法包括物理吸附法、交联法、包埋法和共价结合法等。

物理吸附法是将酶和载体通过吸附力相互结合，常用的吸附剂包括硅胶、氧化铝和活性炭等。

这种方法简单易行，但固定化的酶活性较低。

交联法是通过交联剂将酶和载体固定在一起，常见的交联剂包括聚乙二醇、聚乳酸等。

这种方法可以提高固定化酶的稳定性和活性。

包埋法是将酶固定在凝胶中，通常使用明胶、凝胶等作为包埋材料。

这种方法可以提高酶的稳定性和可重复使用性。

共价结合法是将酶和载体通过共价键相连，常见的方法包括胺基化、羧化和酯化等。

这种方法可以提高酶的载体负载量和稳定性。

三、应用研究固定化酶的应用研究是固定化酶研究的重要方面之一、固定化酶广泛应用于生物催化、制药工业、食品工业和环境保护等领域。

例如，固定化酶可用于催化反应、代谢物检测和制药工艺中。

近年来，随着生物技术的发展，固定化酶的应用研究取得了很大的突破。

例如，固定化酶可应用于生物燃料电池、生物传感器和医学诊断等新兴领域。

总之，固定化酶研究近年来取得了很大的进展，载体选择、固定化方法和应用研究是固定化酶研究的三个重要方面。

天然高分子材料壳聚糖固定化纤维素酶的研究随着我国工业和科技的发展，天然高分子材料在应用上不断增长，尤其是壳聚糖在工业和科技领域中被广泛使用。

壳聚糖具有高吸附性能，易于处理、产品构型稳定且弹性高，是一种常用的天然高分子材料。

然而，由于壳聚糖的易水解性和低抗氧化性能，限制了其在生物材料和精细化学领域的应用，因此利用壳聚糖作为固定化材料研究纤维素酶活性是非常重要的。

本研究旨在研究如何利用壳聚糖作为固定化材料，研究纤维素酶的活性和性能。

为此，研究首先获取壳聚糖的固定化剂，固定化工艺的研究是研究的重点，我们发现当壳聚糖的溶液质量分数、固定化时间和温度满足一定要求时，可以通过纤维素酶的固定化研究获得理想的结果。

研究发现，当壳聚糖的溶液质量分数为0.1%，固定化时间为2小时，温度为70℃时，纤维素酶的活性和稳定性最好。

经过这项研究，发现壳聚糖可以用作固定化材料，在生物材料和精细化学领域都有很好的应用，并且可以提高固定化纤维素酶的活性和稳定性。

此外，本研究还为应用壳聚糖作为固定化材料，研究纤维素酶的活性和性能提供了理论指导。

最后，在应用之前，应进一步研究纤维素酶的活性和稳定性，以便做出更好的工艺调整。

壳聚糖可以被广泛用于生物材料和精细化学领域，但传统的壳聚糖材料因其低抗氧化性能和易水解性而限制了其应用。

本研究的结果表明，壳聚糖可以利用作为固定化材料，可以提高纤维素酶的活性和稳定性，促进其实际应用。

同时，本研究还为今后深入研究壳聚糖材料固定化纤维素酶的研究提供了许多理论参考。

综上所述，本研究探索了壳聚糖作为固定化材料研究纤维素酶的活性和性能的机制，从本研究的结果可以看出，壳聚糖可以作为固定化材料有效地提高纤维素酶的活性和稳定性，从而为它们的应用营造良好的条件。

通过本文的研究，我们可以在未来开发出更多优质的天然高分子材料，并将其应用到工业和科技领域中去，从而推动现代科技发展。

固定化酶的研究进展固定化酶是20世纪60年代发展起来的一项新技术。

最初主要是将水溶性酶与不溶性体结合起来，成为不溶于水的酶衍生物，所以曾叫过“水不溶酶”和“固相酶”。

但是，后来发现，也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中，高分子底物与酶在超滤膜一边，而反应产物可以透过膜逸出。

在这种情况下，酶本身仍是可溶的，只不过被固定在一个有限的空间内不能再自由流动。

因此，用水不溶酶或固相酶的名称就不再恰当。

在1971年第一届国际酶工程会议上，正式建议采用“固定化酶”的名称[1]。

一固定化酶的发展历程[1]酶参与体内各种代谢反应，而且反应后其数量和性质不发生变换。

作为一种生物催化剂，酶可以在常温常压等温和条件下高效地催化反应，一些难以进行的化学反应在酶的催化作用下也可顺利地进行反应，而且反应底物专一性强、副反应少等优点大大促进了人们对酶的应用和酶技术的研究。

近年来，酶被人们广泛应用于食品生产与检测、生物传感器、医药工程、环保技术、生物技术等领域。

1916年美国科学家NELSON和GRIFFIN最先发现了酶的固定化现象；直到20世纪50年代，酶固定化技术的研究才真正有效地开展；1953年，德国科学家GRUB-HOFER 和SCHLEITH首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然后将淀粉酶、胃蛋白酶、羧肽酶和核糖核酸酶等与上述载体结合制备固定化酶；到20世纪60年代，固定化技术迅速发展；1969年日本千畑一郎利用固定化氨基酰胺酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸，是世界上固定化酶大规模应用的首例；在1971年的第一届国际酶工程会议上，正式建议使用固定化酶(mimobilizedenzyme)这个名称。

我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是中国科学院微生物所和上海生化所的酶学工作者同时开始了固定化酶的研究工作二固定化酶的特点[2] [3]固定化酶具有许多优点：极易将固定化酶与底物、产物分开；可以在较长时间内进行分批反应和装柱连续反应；在大多数情况下，可以提高酶的稳定性；酶反应过程能够加以严格控制；产物溶液中没有酶的残留，简化了提取工艺；较水溶性酶更适合于多酶反应；可以增加产物的收率,提高产物的质量；酶的使用效率提高，成本降低。

姓名，年级：时间：选修六Module 5 Cloning语境运用语境词汇运用▶词汇拼写(注意单词或短语的形式变化)1.He （怀疑) of stealing the ring at the party last night,and the police were looking into the matter.2。

Many sports players have not only accomplished (难以置信的） acts of athleticism(运动能力)， but also unbelievable acts of sportsmanship.3。

Mothers holding jobs outside the home should have (灵活的) schedules to make it easier to care for their children。

4.When deeply a in work, which he often was， he would forget all about eating or sleeping。

5.Misunderstandings (出现）from a lack of social communication may lead to serious problems.6.Although he is a young kid， Johnson could r esist being told what to do and what not to do。

7。

There is an obvious （对比) between the cultures of the West and the East.8.With no hope for and no way to reduce her pain and suffering from the terrible disease， the patient sought help from her doctor to end her life.9。

福建师范大学学报(自然科学版)JOURNAL OF FUJ I AN TEACHERS UN I VERSI T Y14(1):75～79(NATURAL SC I ENCE)1998壳聚糖固定化纤维素酶在填充床式反应器中反应条件的研究α陈　盛　林　曦　余桂春(高分子研究所)摘　要　报道以自制的壳聚糖为载体,戊二醛为双官能团交联剂,将纤维素酶固定化,并制成填充床式反应器.探讨了固定化后纤维素酶的活性回收率,考察了相同底物浓度,顺逆流通过反应器时的反应速度.还探讨了在不同温度、pH值、离子强度条件下反应器的酶促反应速度,以及在最佳温度,一定pH值条件下流速与反应速度的关系.关键词　反应器,固定化,纤维素酶,壳聚糖0　引言壳聚糖(22氨基2Β21,42葡聚糖)是甲壳素的脱乙酰基产物.甲壳素和壳聚糖统称为甲壳质.在自然界中广泛存在于甲壳动物的外壳及昆虫的幼皮、蛹壳及一些真菌的细胞壁中,是一种天然生物高分子材料,其用途涉及到医药保健、日用化工、食品、纺织、印染、造纸、活鲜食品及果蔬保鲜、膜材料、农业、生化及环保等行业和领域.日、美及一些发达国家已形成甲壳质行业.在我国,甲壳质也逐渐为人们所认识.1996年10月在大连召开了中国化学会第一届甲壳质学术讨论会.1997年11月在青岛再次召开了全国甲壳质的研讨会.甲壳质作为生化载体的研究颇受人们关注[1～3].纤维素酶是一组水解纤维素的酶类,属糖蛋白.纤维素是自然界中含量最多的有机物之一.21世纪人类将面临粮食短缺之虞,因此研究如何使纤维素酶高效连续地把纤维素降解成为葡萄糖是一项很有意义的工作.固定化酶是近二十年才发展起来的生化技术,它同时具有能回收、反复使用及产物易分离等优点.甲壳质年生物合成量超千亿吨,是自然界最丰富的多糖含氮高分子.用这些天然高分子作为酶的载体具有无毒害,亲水性好,适合酶反应的天然微环境等优点,而且多数价廉,来源丰富,具有广阔的应用前景.固定化酶用于生产上总是将其置于一定的反应器中.据报道固定化酶反应器主要有间歇反应器、连续搅拌釜式反应器、填充床反应器、流动床反应器以及一些特殊形式的反应器等[4～5].根据本实验室的条件及各类反应器的特点作者选用填充床式反应器.作者报道通过戊二醛将纤维素酶固定于壳聚糖上,并将固定化酶制成填充床式反应器,探讨了该反应器的最适pH值、最适反应温度、不同离子强度等条件下的反应速度,以及在最佳温度,一定pH值条件下流速与反应速度的关系等.α1　材料与方法111　材料蟹壳,自己收集;纤维素酶,中科院上海生化所东风生化技术公司产品;戊二醛,生化试剂,上海化学试剂站分装厂产品;3,5-二硝基水杨酸,湖州生物化学品厂产品;羧甲基纤维素钠,实验试剂,上海化学试剂采购站经销产品;其它试剂都为分析纯.112　方法11211　壳聚糖的制备[1]:将洗净晒干的蟹壳经酸脱钙和稀碱脱蛋白质处理三次得白色几丁质(即甲壳质);几丁质再经50%浓碱在80℃～100℃保温5～6h ,即脱去乙酰基得白色壳聚糖.11212　反应器的制备:壳聚糖5g 加2%醋酸500m l ,搅拌溶解成透明胶体后,逐滴加5%N aOH 溶液至中性,得絮凝沉淀,水洗沉淀至中性,抽滤,滤饼中加入5倍体积的5%戊二醛,在室温下缓缓搅拌4h ,静置过夜,抽滤,水洗至中性即得含醛基载体.取纤维素酶012g 溶于20m l pH 416的醋酸缓冲液,加入载体,在磁力搅拌器上缓慢搅拌4h ,后置于冰箱静置过夜,次日抽滤,水洗固形物多次,得到固定化纤维素酶.将固定化酶直接装入夹套柱内管(柱内径215c m ,长度40c m ,外径415c m ).11213　酶活力测定:原酶活力测定按文献[6]进行.固定化酶活力测定:称取016g 固定化酶加入9m l 浓度为418m g m l 的羧甲基纤维素钠,在40℃保温20m in (间隔5m in 搅拌一次)后,立即于沸水中沸5m in ,离心取上层液2m l 加入2m o l L 氢氧化钠016m l 和3,5—二硝基水杨酸018m l ,再于沸水中沸5m in ,冷却定容成6m l .测A 540.11214　标准曲线:以葡萄糖为标准物,3,5—二硝基水杨酸为显色剂做标准曲线.2　结果211　不同流向对反应速度的影响在室温(25℃)下让相同浓度的羧甲基纤维素钠(418m g m l )分别以顺流和逆流方式过柱,各收集一定量反应液,稀释后分别测定A 540,计算反应速度.结果见表1.表1　相同浓度底物以不同流向通过反应器时的反应速度流向流速(m l 10m in )反应速度(葡萄糖生成量(Λg 10m in ))顺流115798910逆流115863917 从表1可知,在相同外界条件下相同底物浓度顺流操作效果较逆流好.所以以下实验均采用顺流操作.另该固定化酶的活力回收率为75%.212　不同pH 值对反应速度的影响让不同pH 值的醋酸缓冲液配制的相同浓度(418Λg m l )底物在室温(26℃)通过柱式反应器,按上述方法测定反应速度,结果见图1.由图1可以看到该柱式反应器在反应体系的pH 值为313和517时反应速度最大,67 福建师范大学学报(自然科学版) 1998年3月　同时在pH 值为4～718之间有较稳定的反应速度.根据文献[7]报道纤维素酶最适pH 值在412～512范围,说明经过固定化后酶的活性范围扩大,且最适pH 值向酸性方向移动.这可能是由于壳聚糖分子中含有氨基属阳离子载体,对外界酸度有一定缓冲作用,使得酶反应的微环境同样有利于酶促反应.213　不同离子强度对反应速度的影响用不同浓度的N aC l 溶液配成相同浓度(418Λg m l )底物,在室温(26℃)下让它们分别顺流通过柱式反应器,取收集液测A 540,计算反应速度.得图2.图1　不同pH值对反应速度的影响图2　不同离子强度对反应速度的影响 从图2可知在离子强度为0103m o l L 至0116m o l L N aC l 范围内对反应器的反应速度有一定激活作用,这一结论可与表1结论比较而得.特别是当体系中N aC l 浓度为0113m o l L 时,酶活力最强,但当离子强度大于0116m o l L 时又对反应器的反应速度有明显的抑制.214　不同温度对反应速度的影响让相同浓度的底物(418Λg m o l )顺流通过不同温度的反应器(在反应器夹套内注入不同温度的恒温水而制成),按上述方法测定反应速度,结果见图3.由图3显而易见该柱反应器最佳温度是60℃.从30℃至60℃反应器的反应速度呈上升趋势.说明在一定范围内温度升高有利于促进固定化酶的反应.但过高温度使酶变性而失活.这一结果还说明经固定化后酶的热稳定性较原酶高得多,据文献[7]报道纤维素酶的反应温度达到70℃,60m in 之内其活性即消失.而本实验结果表明,经固定化后的纤维素酶在80℃还具有相当高的活性.固定化酶热稳定性提高,可能是由于疏水性的壳聚糖载体是通过共价、离子键将酶结合同时包埋起来,对酶的高级结构稳定有利,也可以说是载体对酶的保护作用.215　不同流速对反应速度的影响在确定该反应器的最佳温度60℃条件下取接近该反应器的最适pH 的三个反应体系,测定流速与反应速度的关系,结果见图4. 由图4可见,在本实验条件下(流速小于312m l m in ),三个不同pH 值的反应体系的反应速度(V )与流速(v )呈线性关系即V =k v +b 的关系.推测其主要原因是分子扩散作用的结果,当流速增大时产物就可被及时带走,使酶在较短的时间内又可以与另一底物分子结合反应,这样相当于提高了酶的有效利用率,反应速度自然加快.当然这77　第1期 陈盛等:壳聚糖固定化纤维素酶在填充床式反应器中反应条件的研究种流速也不能无限制提高,当流速达到一定值后,流速与反应速度就不成线性关系,因为底物未与酶反应就匆匆流走,致使反应后的收集液中葡萄糖浓度下降,所以在使用该柱式反应器时既要考虑反应速度而又要兼顾较大流速.即要使底物有一定的转化率而又要避免底物的无效流失.图3　不同温度对反应速度的影响图4　不同流速对反应速度的影响从图4可见三个不同pH 值的反应体系的V 与v 图的斜率不同,但可以发现反应体系的pH 值越接近该固定化酶的最适pH ,则对应的V -v 直线的斜率越大,固定化酶活力越高,所以三种情况中pH 5176时反应速度最大;pH 6132次之,pH 2106最低,从另一个角度也说明图1结论的正确性.3　讨论与小结作者曾报道以蟹壳为原料提取壳聚糖,用戊二醛作交联剂,将纤维素酶固定于壳聚糖上,同时探讨了一定量壳聚糖载体与交联剂浓度、给酶量等关系的最适固定化酶条件[1].本文直接利用前文结果,选择最佳的固定化条件,将纤维素酶固定于壳聚糖上制成填充床式反应器.探讨了相同浓度底物以不同流向、pH 值、温度、离子强度及在最佳温度条件下该反应器的反应速度与流速的关系.实验结果表明在本实验条件下对该反应器采用顺流比逆流时反应速度大.该反应器在反应体系pH 为313和517时反应速度较大,文献[7]报道纤维素酶最适pH 为412～512.说明该纤维素酶经固定化后最适pH 往酸性方向移动,这与文献[5]报道一致.当反应体系的离子强度小于0116m o l LN aC l 时,对固定化酶有激活作用,而大于0116m o l L N aC l 时呈现抑制作用.酶经固定化后稳定性显著提高,据文献[7]报道纤维素酶超过60℃时就迅速失活,而固定化后60℃却成为该酶的最适温度,且在70～80℃反应性还较高.这种较高的稳定性其原因可能是:固定化增加了酶构型的牢固性程度,阻挡了不利因素对酶的侵袭.从实验可知在一定流速范围内反应速度与流速成线性关系,说明在线性范围内增大流速是有利的.这种纤维素酶经固定化后热稳定性明显提高,而且重复使用性好,经测定反应器半衰期62天.大大提高酶使用效率,可望为今后工业酶法分解纤维素提供有意义的资料.经测定固定化酶的活力回收75%,偏低原因可能是构象改变、立体屏蔽以及微扰效应的综合结果.构象改变是酶和载体的相互作用使酶的活性中心的构象发生了改变,从而导致酶活性下降的一种效应.立体屏蔽是由于载体孔隙大小,或由于固定化方法与位87 福建师范大学学报(自然科学版) 1998年3月　置不当,给酶的活性中心造成了空间障碍,因而底物等无法和酶接触从而影响酶活性的一种效应.微扰则是由于载体的疏水性和介质电常数等直接影响酶的催化能力[8～9],这些效应都难于定量描述和预见,只有通过实验作出判断与调节.在选择载体方面,作者还做了以絮状甲壳糖和细粒状(40目)甲壳胺作为酶载体,固定纤维素酶的结果比较.还做了壳聚糖及壳聚糖与戊二醛交联后的载体以及固定化酶的红外光谱,从实验结果发现细粒壳聚糖固定酶的活力较低,结合红外光谱图分析,原因可能有二个,一方面因为壳聚糖与戊二醛交联后不但可以与酶进行共价键形式固定化,而且还有以包埋形式对酶进行吸附固定,从而可更有效地结合酶,另一方面细粒状壳聚糖则主要以共价键或离子键形式结合因而结合的酶量就少.但是细粒状壳聚糖固定化酶装柱后通透性比前者好,有利于增加流速.如果能把絮状和粒状结合装柱取长补短效果会更好.为了减少对固定化酶的压力,采用塔式或平行排列反应柱的方法,会使固定化酶疏松,有利于提高流速和扩大酶与底物的接触面,从而提高反应速度.参　考　文　献1　陈盛,黄智跃,刘艳如.壳聚糖固定化纤维素酶的研究.生物化学与生物物理进展,1996,23(3):250～2542　陈盛,刘永辉.壳聚糖2脲酶柱式反应器研究.工业生化杂志,1992(1):15～183　陈盛,吴海生.碱性磷酸酶在壳聚糖上的固定化研究.生物化学与生物物理进展,1990,17(5):383～3864　俞俊棠,顾其串,叶勤编.生物化学工程.北京:化学工业出版社,1994.298～3055　熊振平编著.酶工程.北京:化学工业出版社,1994.226～2536　B .施特尔马赫著.钱嘉渊译.酶的测定方法.北京:中国轻工业出版社,1992.102～1187　谭佩幸,陶宗晋,祁国荣等.现代化学试剂手册.第三册生化试剂(一).北京:化学工业出版社,1990.256～2578　袁中一.固相酶与亲和层析.上海:上海科学出版社,1975.27～469　千烟一郎著.胡宝平,关维译.固定化酶.保定:河北人民出版社,1981.6～8Study of Cond ition on Packed Bed Reactor ofCh itosan -I mm ob il ized Cellula seChen Sheng L i n X i Y u Gu ichun(Institu te of P olym er S cience )Abstract T h is paper deals w ith the m ethod of p reparati on ch ito san from crab shells by treating w ith HC l and N aOH .T he conditi on s of cellu lase i m m ob ilized on ch i 2to san by glu taralldehyle w ere studied ,and the packed bed reacto r w as m ade of ch ito san 2i m m ob ilized cellu lase .T he reacti on rates fo r sam e concen trati on of sub strate so lu ti on p assing th rough the reacto r in differen t flow ing directi on w ere investigated .T hen the rates in differen t conditi on s such as in differen t tem p eratu re 、pH 、i on ic strength and the relati on sh i p betw een the rates in differen t flow ing velocity w ere studied also .Keywords ch ito san ,cellu lase ,i m m ob ilized ,reacto r 97　第1期 陈盛等:壳聚糖固定化纤维素酶在填充床式反应器中反应条件的研究。