吸附法思考!直接使用酶固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点
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固定化酶的优点:
1.稳定性增强:固定化酶可以降低酶的降解,提高酶的稳定性,使
酶能够更长时间地保持活性。
2.反复使用:固定化酶可以在反应后分离出来,进行重复使用,从
而降低了生产成本。
3.方便操作:固定化酶可以方便地进行分离和纯化,减少了后续处
理的复杂性。
4.可控性高:通过控制固定化酶的条件,可以更好地控制反应条件,
提高反应的效率和产物的纯度。
5.适用范围广:固定化酶可以适用于不同类型的酶和不同的反应系
统,扩大了酶的应用范围。
固定化酶的不足之处:
6.酶活性的损失:在固定化过程中,酶的活性可能会受到一定的损
失。
7.物质传递限制:由于固定化载体和酶之间的传递阻力,可能会影
响反应速率。
8.载体材料的稳定性:一些载体材料在反应条件下可能会发生分解
或破坏,影响酶的稳定性和固定化效果。
9.成本较高:与游离酶相比,固定化酶的生产成本通常较高。
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。
固定化酶的制作方法固定化酶的方法主要有吸附法、包埋法、共价结合法、共价交联法、结晶法(一)、吸附法吸附法是通过载体表面和酶分子表面间的次级键相互作用而达到固定目的的方法。
只需将酶液与具有活泼表面的吸附剂接触,再经洗涤除去未吸附的酶便能制得固定化酶。
是最简单的固定化技术,在经济上也最具有吸引力.物理吸附法(physical adsorption)是通过氢键、疏水键等作用力将酶吸附于不溶性载体的方法。
常用的载体有:高岭土、皂土、硅胶、氧化铝、磷酸钙胶、微空玻璃等无机吸附剂,纤维素、胶原以及火棉胶等有机吸附剂。
离子结合法(ion binding)是指在适宜的pH和离子强度条件下,利用酶的侧链解离基团和离子交换基间的相互作用而达到酶固定化的方法(离子键)。
最常用的交换剂有CM-纤维素、DEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶等;其他离子交换剂还有各种合成的树脂如Amberlite XE-97、Dowe X-50等。
离子交换剂的吸附容量一般大于物理吸附剂。
影响酶蛋白在载体上吸附程度的因素:1. pH:影响载体和酶的电荷变化,从而影响酶吸附。
2. 离子强度:多方面的影响,一般认为盐阻止吸附。
3. 蛋白质浓度:若吸附剂的量固定,随蛋白质浓度增加,吸附量也增加,直至饱和。
4. 温度:蛋白质往往是随温度上升而减少吸附。
5. 吸附速度:蛋白质在固体载体上的吸附速度要比小分子慢得多。
6. 载体:对于非多孔性载体,则颗粒越小吸附力越强。
多孔性载体,要考虑吸附对象的大小和总吸附面积的大小。
吸附法的优点:操作简单,可供选择的载体类型多,吸附过程可同时达到纯化和固定化的目的,所得到的固定化酶使用失活后可以重新活化和再生。
吸附法的缺点:酶和载体的结合力不强,会导致催化活力的丧失和沾污反应产物;经验性强。
(二)、包埋法包埋法是将酶物理包埋在高聚物网格内的固定化方法。
(如将聚合物的单体和酶溶液混合后,再借助聚合促进剂的作用进行聚合,将酶包埋于聚合物中以达到固定化的目的)。