酶与细胞固定化特点与利用

固定化技术应用－酶和细胞的固定化试题中出现固定酶能不能催化一系列反应，查找资料，没有权威资料认为已经存在催化系列反应的酶，应该是研究方向。

选修知识的考查已经出现应用方向，也拓展到了技术的前景。

也就是说，需要在教学中创设情境适当扩大知识面，结合试题进行教学会收到很好的效果，如固定化酶技术可以拓展到固定化细胞。

问题：固定化技术以及发展前景如何？什么是固定化酶？什么是固定化细胞？011.固定化酶技术固定化酶技术是用物理或化学手段。

将游离酶封锁住固体材料或限制在一定区域内进行活跃的、特有的催化作用，并可回收长时间使用的一种技术。

酶的固定化技术已经成为酶应用领域中的一个主要研究方向。

经固定化的酶与游离酶相比具有稳定性高、回收方便、易于控制、可反复使用、成本低廉等优点，在生物工业、医学及临床诊断、化学分析、环境保护、能源开发以及基础研究等方面发挥了重要作用。

2.固定化酶技术的发展以前，固定化酶技术是把从生物体内提取出来的酶，用人工方法固定在载体上。

1916年Nelson和GrImn最先发现了酶的固定化现象。

科学家们就开始了同定化酶的研究工作。

1969年日本一家制药公司第一次将固定化的酰化氨基酸水解酶用于从混合氨基酸中生产L－氮基酸，开辟了固定化酶在工业生产中的新纪元。

我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是微生物所和上海生化所的工作者开始了固定化酶的研究。

当今，固定化酶技术发展方向是无载体的酶固定化技术。

邱广亮等用磁性聚乙二醇胶体粒子作载体，采用吸附－交联法，制备出具有磁响应性的固定化糖化酶，简称磁性酶(M I E)一方面由于载体具有两亲性，M I E可稳定的分散于水相或有机相中，充分的进行酶催化反应；另一方面，由于载体具有磁响应性，M I E又可借助外部磁场简单地回收，反复使用，大大提高酶的使用效率。

Puleo等将钛合金表面用丙烯酸胺等离子体处理引入氨基，然后将含碳硝化甘油接枝于钛合金表面，或者将等离子体处理的钛合金先由琥珀酸酐处理，再用含碳硝化甘油接枝，进而将溶菌酶和骨形态蛋白进行固定，实现了生物分子在生物惰性金属上的固定化。

酶及细胞固定化技术酶作为生物体内的催化剂，具有高效性和高特异性的特点。

但在工业生产中，酶稳定性差、易流失，造成成本过高，限制其广泛应用。

因此将酶采用固定化技术，使酶在发挥其高效、专一性同时，还能增强酶的贮存稳定性，提高了生产效率，节约了成本。

本文对酶和细胞的固定化技术进行综述。

【关键词】酶细胞固定化载体应用酶及细胞固定化技术是生物技术的重要组成部分。

20世纪60年代出现了固定化酶技术，60年代末固定化酶技术用于工业生产，70年代出现了固定化细胞技术，80年代又发展了固定化增殖细胞技术以及包括辅助因子在内的固定化多酶反应体系技术。

工程技术日益成熟，成为近代工业生产中不可缺少的组成部分。

所谓固定化技术，是指利用化学或物理手段将游离的酶或细胞（微生物），定位于限定的空间区域并使其保持活性和可反复使用的一种基本技术，包括固定化酶技术和固定化细胞技术。

固定化细胞的制备方法是多种多样的，任何一种限制细胞自由流动的技术，都可以用于制备固定化细胞。

一般来说，固定化技术大致可以分成吸附法、共价结合法、交联法和包埋法等4大类，其中以包埋法使用最为普遍。

一、固定化技术分类1.吸附法很多细胞都有吸附到固体物质表面的能力，这种吸附能力可以是天生具有的，也可以是经过处理诱导产生的，依靠这种吸附能力，人们发展起许多廉价而又有效的固定化方法。

吸附法可分为物理吸附法和离子吸附法，前者是使用具有高度吸附能力的硅胶、活性炭、多孔玻璃、石英砂和纤维素等吸附剂将细胞吸附到表面上使之固定化，是一种最古老的方法，操作简单、反应条件温和、载体可以反复利用，但结合不牢固，细胞易脱落。

后者根据细胞在解离状态下可因静电引力（即离子键合作用）而固着于带有相异电荷的离子交换剂上，如DEAE-纤维素、DEAE-Sephadex、CM-纤维素等。

2.共價结合法共价结合法是细胞表面上功能团和固相支持物表面的反应基团之间形成化学共价键连接，从而成为固定化细胞。

酶及细胞固定化技术酶及细胞固定化技术是一种常见的生物技术方法，广泛应用于食品工业、医药工业、环境保护等领域。

通过这种技术，酶或细胞被固定在一种固体材料上，从而增强了它们的稳定性和重复使用性，提高了生产效率和产品质量。

本文将介绍酶及细胞固定化技术的原理、优势以及在不同领域的应用情况。

酶及细胞固定化技术的原理主要是通过将酶或细胞固定在一种固定载体上，使其能够稳定地存在于一定的环境中并保持其生物活性。

固定载体一般是多孔性的固体材料，如珠状树脂、活性炭、聚合物材料等。

在固定化过程中，酶或细胞通常会与载体表面发生物理或化学结合，从而实现固定化。

固定化后的酶或细胞能够在一定条件下发挥作用，实现对底物的转化或反应。

二、酶及细胞固定化技术的优势相较于游离态的酶或细胞，在固定化状态下具有以下优势：1.稳定性高：固定化后的酶或细胞能够更好地耐受环境变化，如温度、pH值等变化，从而提高其稳定性和长期使用的能力。

2.重复使用性强：固定化后的酶或细胞能够被多次使用，降低了成本，提高了生产效率。

3.易于分离：固定化后的酶或细胞与反应物之间的分离更加便利，便于后续操作和产品纯化。

4.改善环境适应性：固定化后的酶或细胞对不同环境条件的适应能力更强，可在复杂环境中发挥作用，适用范围更广。

5.抑制酶或细胞的不良反应：在固定化状态下，酶或细胞的不良反应如自身降解被抑制，更加稳定可靠。

酶及细胞固定化技术在食品工业中得到了广泛应用。

一些发酵产品的生产过程中，固定化酶或细胞能够提高发酵效率、缩短发酵周期，并且保证产品的稳定性和质量。

在乳制品工业中，利用固定化乳酸菌进行发酵能够保持产品的风味和质量，并且加速乳酸发酵的速度，提高了生产效率。

固定化酶还可以应用于酶解工艺，如利用固定化酶对淀粉、蛋白质等进行水解，得到高质量的发酵原料。

固定化技术还可以用于改善食品加工过程中的废水处理，通过固定化细胞去除废水中的有机物和重金属离子，净化废水，达到环保的目的。

酶及细胞固定化技术酶及细胞固定化技术是一种将酶或细胞固定在载体上的技术，以使其具有更好的稳定性和重复使用性。

固定化技术已被广泛应用于生物医学、工业、环境等领域。

下面将对酶及细胞固定化技术进行详细介绍。

酶是生物催化剂，广泛应用于食品、医药、化工等领域。

传统的酶工程主要基于游离酶，但是游离酶不具有稳定性和重复使用性弱的缺点，这就限制了其在工业生产方面的应用。

而酶固定化技术可以通过化学或物理方法将酶固定在载体上，使其具有更好的稳定性和重复使用性。

1. 化学固定法化学固定法是一种通过共价键连接酶和载体的方法。

该方法基于酶和载体之间的化学交互作用，通过改变酶的分子结构，以使其固定在载体上。

化学固定法适用于固定生物分子化学性质类似的酶，并产生最小的影响，请酶的活性。

物理固定法是一种通过物理作用将酶固定在载体上的方法。

该方法基于酶和载体之间的物理交互作用，如静电吸附、离子交换、锁链和凝胶气相沉积等。

物理固定法适用于固定易溶胶的酶，以保持酶活性和稳定性。

细胞固定化技术是将细胞固定在载体上的方法。

固定细胞后，其活性和稳定性得到提高，使得其在工业生产中得到广泛应用。

细胞固定化技术分为两类：静态和动态。

静态细胞固定化技术通过静止相来实现细胞固定化。

最常用的静态细胞固定化技术包括：微囊化、凝胶微囊化和包埋。

微囊化是将细胞封装在聚合物或蛋白质材料中，以形成筛网结构，使细胞能够在载体上安全地生长。

凝胶微囊化是将细胞悬浮在凝胶中，以形成凝胶微囊。

包埋是将细胞置于凝胶、聚合物或其他材料中，以固定细胞并形成细胞团块。

动态细胞固定化技术使用特定装置来保持细胞与载体的稳定性。

最常用的动态细胞固定化技术包括：滤池、旋转生物反应器、循环床反应器。

滤池是将细胞置于纤维滤袋中，以滤分离细胞并悬浮于培养液中。

旋转生物反应器是将细胞与载荷一起旋转，并同时提供氧气和培养液以促进细胞的生长。

循环床反应器是将细胞与载体在床中循环，以提供一定的氧气和培养液。

酶及细胞固定化技术酶及细胞固定化技术是一种将酶或细胞固定在某种材料上，以便进行特定反应的技术。

这种技术可以有效地提高反应速率、稳定性和重复使用性，广泛应用于生物技术、食品工业、环境保护和医药领域。

本文将介绍酶及细胞固定化技术的原理、应用和未来发展方向。

酶及细胞固定化技术的关键在于将酶或细胞固定在一种载体上，以便进行特定反应。

常用的载体材料包括天然材料如海藻酸钠、明胶、聚乙烯醇等，以及合成材料如聚丙烯酸酯、氧化硅、氨基硅烷等。

通过交联、吸附、包埋等方法，将酶或细胞与载体结合在一起，形成固定化的酶或细胞系统。

固定化技术的主要优点在于可以提高酶或细胞的稳定性和重复使用性。

通过固定在载体上，酶或细胞可以更好地抵抗外界因素的影响，如温度、pH值、离子强度等。

固定化的酶或细胞可以通过简单的分离和回收，实现反应产物的纯化和酶的再利用。

二、酶及细胞固定化技术的应用酶及细胞固定化技术在生物技术、食品工业、环境保护和医药领域有着广泛的应用。

1. 生物技术领域在生物技术领域，酶及细胞固定化技术被用于生产化学品、药物和生物燃料。

以葡萄糖氧化酶为例，固定化的葡萄糖氧化酶可以用于葡萄糖检测、生物传感器以及生物燃料电池中。

固定化的工程酶也被用于合成生物材料、精细化学品和医药中间体，以实现高效、环保的生产过程。

2. 食品工业领域在食品工业领域，酶及细胞固定化技术被用于食品加工、酿造和酶制剂制备。

在酿造过程中，固定化的酵母细胞可以实现连续发酵，提高酒精产率和控制发酵过程。

而在食品加工中，固定化的酶可以用于降解醣类、蛋白质和脂肪，改善食品的口感和营养价值。

3. 环境保护领域在环境保护领域，酶及细胞固定化技术被用于废水处理、土壤修复和污染物降解。

固定化的微生物可以被用于处理含有重金属、有机物和氮、磷等污染物的废水，减少对环境的影响。

固定化的酶也可以用于土壤修复，去除油污和有机污染，改善土壤的质量。

4. 医药领域在医药领域，酶及细胞固定化技术被用于药物的制备、生物传感器和组织工程。