第七章 固定化酶(Immobilized Enzyme)
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固定化酶的制备及应用摘要:本文主要从酶的固定化载体、固定化方法等方面介绍了固定化酶制备中的研究进展情况,并且从医药、食品、环保、等方面其在其中的新应用出发,对固定化酶在新领域中的应用作了综述,给固定化酶研究的发展前景进行了展望,并且指出了今后酶固定化研究的主要方向是多酶的固定化及制备高活性、高负载、高稳定性的固定化酶。
固定化酶是20世纪60年代发展起来的一项技术。
以往用的酶绝大多数是水溶性性的酶。
这些水溶性的酶催花结束后,极难回收,因而阻碍了酶工业的进一步发展。
60年代后,在美学研究领域内涌现出固定化酶,最早被称为“水不容酶”或“固相酶”,此技术将水不溶性的自然酶与不溶性载体相结合,成为不溶于水的酶的衍生物。
固定化酶(immobilized enzyme)这个术语是在1971 年酶工程会议上被推荐使用的。
利用固定化技术,解决了酶应用过程中的很多问题,为酶的应用开辟了新的前景。
如可使所使用的酶、细胞能反复使用,使产物分离提取容易,并在生产工艺上可以实现连续化和自动化,故在20世纪70年代后得到迅速发展。
其新的功能和新的应用正在迅速不断地扩展,是一项研究领域宽广、应用前景极为引人瞩目的新研究领域和新技术。
1固定化酶的优缺点1.1 优点(1)同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用;(2)固定化后,和反应物分开,有利于控制生产过程,同时也省去了热处理使酶失活的步骤;(3)稳定性显著提高;(4)可长期使用,并可预测衰变的速度;(5)提供了研究酶动力学的良好模型。
(6)酶的使用效率提高,产物得率提高,产品质量有保证,成本低。
1.2缺点(1)酶固定化时酶的活力有所损失,同时也增加了固定化的成本。
(2)比较适应水溶性底物和小分子底物。
(3)不适于多酶反应,特别是需要辅酶的反应。
2.固定化酶的制备原则(1 )必须注意维持酶的催化活性及专一性。
酶的催化反应取决于酶本身蛋白质分子所特有的高级结构和活性中心,为了不损害酶的催化活性及专一性,酶在固定化状态下发挥催化作用时,既需要保证其高级结构,又要使构成活性中心的氨基酸残基不发生变化。
高三生物固定化酶知识点生物固定化酶是一种将酶固定在载体上的技术,被广泛应用于生物工程和工业生产中。
通过固定化酶,可以提高酶的稳定性、重复使用和操作性,以达到更高的产量和效率。
本文将从固定化酶的原理、方法和应用领域等方面进行探讨。
一、固定化酶的原理固定化酶的原理是将酶通过化学交联、吸附或共价键结合等方法与载体材料结合,形成酶固定化的复合物。
这种复合物在特定条件下可以实现酶的固定化,成为一种高效的酶催化系统。
固定化酶的原理主要基于两个方面:一是通过酶与载体的物理或化学结合,增强酶的稳定性,延长其半衰期;二是通过载体的特性改变酶的反应环境,提高酶的催化效率。
二、固定化酶的方法固定化酶的方法主要分为三类:物理吸附法、化学固定法和共价固定法。
物理吸附法是将酶与载体通过静电相互吸引力、疏水效应或表面张力等物理力作用结合在一起。
这种方法简单易行,但不稳定,酶容易从载体上脱落。
化学固定法是利用肽键或二硫键等化学键的形成,使酶与载体牢固地结合在一起。
这种方法稳定性较高,但需要进行特定的化学修饰和反应条件控制。
共价固定法是通过酶分子上的特定官能团与粘接剂反应,形成共价键结合。
这种方法稳定性最高,但操作较为繁琐。
三、固定化酶的应用领域固定化酶广泛应用于医药、食品、环境工程等领域。
在医药领域,固定化酶可以用于酶替代治疗,例如胰岛素固定化酶用于糖尿病治疗。
此外,固定化酶还可以用于制备药物中间体和药物合成等过程中,提高反应效率和纯度。
在食品领域,固定化酶可以用于食品加工和酿造过程中的酶催化反应。
例如,酶固定化技术可以用于啤酒生产中的淀粉糖化、果汁酶解和乳酸酶发酵等工艺。
固定化酶可以提高生产效率和产品质量。
在环境工程领域,固定化酶可以用于废水处理、大气污染物降解和土壤修复等方面。
通过固定化酶技术,可以降低酶的使用成本和环境污染,同时提高反应效率和降解效果。
结语生物固定化酶是一项重要的生物工程技术,通过固定化酶可以提高酶的稳定性、重复使用和操作性。