固定化酶技术

龙源期刊网

环境工程中固定化酶技术的应用分析

作者：李莉

来源：《山东工业技术》2016年第19期

摘 要：固定化酶是近十余年发展起来的酶应用技术，在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景，本文分析了固定化酶技术在环境工程领域的应用及目前已经取得的成果，并且展望了发展趋势。

关键词：环境工程；环境监测；固定化酶

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.19.067

固定化酶技术是二十世纪六十年代发展起来的一项新兴技术。通俗的说固定化酶就是指在一定的空间范围内进行催化反应的酶，这种酶能够反复和连续进行使用。酶固定化以后通常情况下稳定性会进一步增加，能够从反应系统中快速容易地分离和控制，并且运输和贮存起来非常方便。固定化酶技术在环境监测、污水处理和医药等方面都得到了广泛的应用[1]。

1 固定化酶技术在环境监测方面的应用

近年来，水污染事件在各地时有发生，这就要求必须把好水质这道关，相应的对各类水体有害物质的监测也越来越有必要。

酶反应器是同固定化酶制成的，它可以直接或与其他检测器组成酶电极、酶传感器等分析检测系统来实现对环境污染物的监测。这种酶反应器检测起来简单快速、特异性高、灵敏度好并且携带方便。到目前为止，用来检测农药的传感器中就以乙酰胆碱酯酶的应用最广。研究人员用固定化乙酰胆碱酯酶制成的检测设备，对几丰个蔬菜样品中农药残留进行了快速准确的检测。

2 固定化酶技术在污水处理中的应用

有机废水的处理可以分为物理化学方法和生物方法。物理化学方法在处理污水过程中，难度大并且成本高，还有可能对周围环境重复污染；所以生物方法处理有机废水在日常的应用中越来越多。

有机废水处理过程中经常用到的酶有下列几种：辣要过氧化物酶、漆酶、酷氨酸酶等。这些酶有一个共同的特性就是通过对污水中的酚类催化和氧化，可以降解其中的具有非常强毒性的酚类。有的废水中也含有残留的农药，而通过用固定化酶对废水处理的检测发现，这种技术对处理废水中的农药残留也有很好的效果。研究人员发现在酸性条件下，固定化漆酶对氯苯嘧啶醇具有非常好的降解效果。 龙源期刊网

［　一　

固定化酶技术在环境工程领域的发展应用　

阿丽莉　

（河南省核工业放射性核素检测中心，河南郑州４５００４４）　

摘要：固定化酶技术是用载体把酶约束在一定的区域中进行催化反应，使反应后的酶可以重复使用的一项技术。在　

现代化的污水处理以及环境监控等领域应用极为广泛，本文将主要结合固定化酶技术在环境工程领域的发展进行分析。　

关键词：固定化酶技术；环境工程；污水处理　

中图分类号：Ｘ７０３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２－５０６５（２０１７）０７—０１５０—０２　

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ　ｅｎｚｙｍｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

Ｅ　ＬＨｉ　

（Ｈｅｎａｎ　ｎｕｃｌｅａｒ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｒａｄｉｏｎｕｃｌｉｄｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｅｎｔｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５００４４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ　ｅｎｚｙｍｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ａ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｈａｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｚｙｍｅ　ｉｎ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ａｒｅａ，ＳＯ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｎｚｙｍｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅｕｓｅｄ．Ｉｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｍｏｄｅｒｎ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ　ｅｎｚｙｍｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ　ｅｎｚｙｍｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　

固定化酶的优缺点及应用

1.固定化酶的优缺点

固定化酶与游离酶相比，具有下列优点：①极易将固定化酶与底物、产物分开；②可以再较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应；③在大多数情况下，能够提高酶的稳定性；④酶反应过程能够加以严格控制⑤产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；⑥较游离酶更适合于多酶反应；⑦可以增加产物的收率；⑧酶的使用效率提高，成本降低。

与此同时，固定化酶也存在一些缺点：①固定化时，酶活力有损失；②增加了生产的成本，工厂初始投资大；③只能用于可溶性底物，而且较适用于小分子底物，对大分子底物不适宜；④与完整菌体相比不适宜于多酶反应，特别是需要辅助因子的反应；⑤胞内酶必须经过酶的分离程序。

迄今为止已发现的酶有效千种之多，但由于应用的性质与范围、保存稳定性和操作稳定性、成本的不同以及制备的物理、化学手段、材料等不同，可以采用不同的方法进行酶的固定化。一般要根据不同情况（不同酶、不同应用目的和应用环境）来选择不同的固定化方法，但是无论如何选择，确定什么样的方法，都要遵循几个基本原则： ①必须注意维持酶的催化活性及专一性，保持酶原有的专一性、高效催化能力和在常温常压下能起催化反应的特点。 ②固定化反应有利于生产自动化、连续化，为此，用于固定化的载体必须有一定的机械强度，不能因机械搅拌而破碎或脱落。 ③固定化酶应有最小的空间位阻，尽可能不妨碍与底物的接近，应不会引起酶的失活，以提高产品的产量。制备固定化酶时所选载体应尽可能地不阻碍酶和底物的接近。 ④酶与载体必须结合牢固，从而使固定化酶能回收贮藏，利于反复使用，因此，在制备固定化酶时，应使酶和载体尽可能的结合牢固。 ⑤固定化酶应有最大的稳定性，在制备固定化酶时，所选载体不与废物、产物或反应液发生化学反应。 ⑥固定化酶应易于产物分离，即能通过简单的过滤或离心就可回收和重复使用。 ⑦固定化酶成本要低，需综合考虑固定化酶在总成本中的比例，应为廉价的、有利于推广的产品，以便于工业使用。 ⑧充分考虑到固定化酶制备过程和应用中的安全因素，在设计制备过程中采用的化学反应与化学试剂等就需要慎重考虑残留和有毒物质的形成等安全问题，尤其是固定化酶在食品和医药工业中应用时尤其重要。 在考虑到上述因素之后，如何选择固定化载体又是固定化酶制备过程中需要解决的重要问题。一般来说，已有的研究成果和应用过程已经表明，固定化载体的选择标准基本上与固定化方法的选择标准类似，且这两者之间有着十分密切的关系。一般需要根据载体的形式、结构、性质和酶偶联量以及实效系数等来选择合适的固定化载体。

固定化酶技术与应用

姓名：高强

专业：生物科学

学号：2004083011

日期：2013年5月

固定化酶技术及应用

摘要：近年来由于固定化酶技术的发展，对固定化酶载体的研究非常活跃。本文对固定化酶载体,固定化酶的应用生产,酶传感器，固定化细胞技术进行简单介绍。

关键词：固定化酶 载体 应用 固定化细胞

引言

固定化技术的应用可追溯到20世纪50年代，最初是将水溶性酶与不溶性载体结合起来，成为不溶于水的酶的衍生物。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。所谓固定化酶，即在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行反应，反应后的酶可以回收重复使用。固定化酶属于修饰酶，其具有以下优点：1极易将固定化酶与底物，产物分开；2可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应；3在大多数情况下，能够提高酶的稳定性；4反应过程能够加以严格控制；5产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；6较游离酶更适合于多酶反应；7可以增加产物的收率，提高产物的质量；8酶的使用效率提高，成本降低。鉴于固定化酶的优点，本文从固定化酶载体的研究进展,固定化酶的应用，固定化酶的生产，在食品加工中的使用，固定化细胞技术等方面进行介绍。

固定化酶载体研究进展

载体材料的选择是决定酶能否成功固定化以及固定化酶活力高低的重要因素。酶蛋白的活性中心是酶催化活性所必需的，酶蛋白的空间结构也与酶活力密切相关，因而．在固定化的过程中，必须注意酶活性中心的氨基酸残基不受到载体的影响．而且要避免酶蛋白高级结构的破坏[1]。

甲壳素及壳聚糖作为载体的固定化方法报道较多的有吸附法、通过双功能试剂交联的共价结合法。目前，使用较多的是用戊二醛作交联剂的共价结合法。载体的形态有片状、球状、膜状、无定形等。1982年．John Wiley 利用甲壳素、壳聚糖的吸附作用固定化胰蛋白酶，把甲壳素、壳聚糖固态混合研磨40h，加入粉末状胰蛋白酶混合研磨进行固定化，另一对照样加入酶液进行固定化。结果表明胰蛋白酶以粉末状进行固定化时效果更好，且研磨时间越长，固定化效果越好。得出结论：甲壳素、壳聚糖表面积的增加有利于胰蛋白酶的固定化溶液酶在数天内几乎失去全部活力，而固定化酶在室温或高于室温的条件下仍保持其活力。