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。

壳聚糖固定化β-半乳糖苷酶的研究的开题报告1.研究背景壳聚糖是一种天然的生物大分子材料，常常用于固定化酶的研究中，具有环保、生物相容性好等特点，因此受到越来越多的关注和研究。

β-半乳糖苷酶是一种广泛存在于生物体内的酶类，其广泛应用于食品、药品、生物医学等领域，因此固定化β-半乳糖苷酶对于提高其热稳定性、催化效率等方面具有重要意义。

2.研究目的本研究旨在将壳聚糖作为载体，固定化β-半乳糖苷酶，并优化固定化条件，探究其催化性能及其在食品、医药等领域的应用价值。

3.研究内容（1）制备壳聚糖载体；（2）对β-半乳糖苷酶进行初步纯化；（3）研究不同条件下的β-半乳糖苷酶固定化效果；（4）对固定化后的酶进行活性和热稳定性测试；（5）考察固定化酶在乳糖水解反应中的催化效果。

4.研究方法（1）制备壳聚糖载体：采用壳聚糖酸甲酯作为前体化合物，经过反应制备出纯度较高的壳聚糖载体。

（2）β-半乳糖苷酶的纯化：采用分子筛层析法对β-半乳糖苷酶进行初步提纯处理。

（3）固定化β-半乳糖苷酶：将合适量的β-半乳糖苷酶加入壳聚糖载体中，通过调整pH值、固定化反应时间等条件来优化固定化效果。

（4）检测固定化酶的活性和热稳定性：采用标准色谱法或光谱法等方法进行活性和热稳定性测试。

（5）应用研究：将固定化β-半乳糖苷酶应用在乳糖水解反应中并评估其催化效果。

5.研究意义本研究在壳聚糖固定化β-半乳糖苷酶的研究方面具有探究新载体、优化固定化条件、提高酶催化效率等方面的意义。

此外，研究结果可为酶工程领域相关研究提供新思路和新方法，对于食品、医药等领域乳糖应用和资源利用有着积极的作用和推动作用。

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。

微生物壳聚糖酶的研究进展及应用现状几丁质（chitin）又名甲壳素、甲壳质，是N-乙酰-D-葡萄糖胺以β-1,4-糖苷键相连而成，是地球上仅次于纤维素的第二大类天然高分子化合物。

壳聚糖(chitosan)为几丁质脱乙酰化后的产物,是一种阳离子型多糖，也是目前唯一的商品化碱性多糖。

壳聚糖是一种高分子阳离子絮凝剂，由于具有无毒、可被生物降解、良好的生物容性和成膜性等优良特性，在医药卫生、农业等方面得到广泛的应用。

如可作为离子交换剂，毛发固定剂、保湿剂和柔软剂，药物缓释剂、增溶剂，饲料添加剂，种子处理剂等。

但是壳聚糖的分子量大，水溶性较差，在人体内不易吸收，使其应用受到限制。

而壳聚糖的降解产物壳寡聚糖（Chitooligosaccharides）不仅具有水溶性好、易吸收等优点，近年来更是发现，低分子量壳寡聚糖（如五糖、六糖）具有抗肿瘤、抗菌、免疫激活及保湿吸湿等特点，使其在医药领域有着广泛的应用前景。

壳寡糖的制备大多数是以虾、蟹等为原料，经过脱乙酰基等处理得到壳聚糖，再进一步水解得到壳寡糖。

目前，由壳聚糖制备壳寡糖主要有两种水解方法：酸解法和酶解法。

酸解法一般是用盐酸部分水解壳聚糖，用甲醇除去水解液中产生的大量单糖，经加Dowex离子交换树脂分离得到壳寡糖。

酸水解法的缺点是反应产物单糖较多，而壳寡糖含量低，反应条件苛刻，工艺烦琐，同时这一工艺由于产生大量废弃酸液，易给环境造成污染。

酶解法是指采用酶制剂在较温和的条件下降解壳聚糖。

一般分为两类：非专一性水解酶和专一性水解酶。

非专一性酶工艺，是利用如脂肪酶、溶菌酶等壳聚糖非专一性水解酶，降解壳聚糖。

但降解程度有限，而且产物复杂，不易分离，酶量使用大。

专一性水解酶是利用以壳聚糖为专一性底物的壳聚糖酶，专一性水解壳聚糖，该反应条件温和，可通过反应时间控制水解产物，为大规模生产壳寡糖提供了可能，是一种较为理想的壳寡糖制备方法。

壳聚糖酶（Chitosanase,EC.3.2.1.132）是催化壳聚糖降解的专一性酶。

等。
由于壳 聚糖具 有在 酸 性条件 下溶 解 ，碱 性条 件 下沉 淀 的特 点 ， 以将其 作 为 固定 化 酶的载 体 时 ， 所 先 把 壳聚 糖溶 解于稀 酸 中 ， 滤去不溶 物 ， 向滤液 中滴 加 氢 氧化钠 溶 液 ．收集沉 淀 物作 为载体 。 以下 介 绍 的 几种 固定 化 酶 的载 体一 壳 聚糖 ，是用 上述 方法 处理 的。这样 处 理能使 壳 聚糖有 更多 的 氨基参 与 固定化 反应 ， 因此 固定化 酶 的活力 回收率 较 高。 姜 涌 明… 等以 自制壳 聚糖 为载 体 ， 戊二 醛 为交 联 剂 ， 到固定 化木 瓜蛋 白酶 。活力 回收率 为 ４ ％ 得 ２
３ 舒 展 、 用 酶 促 水 解 改 进 大 豆分 离蛋 白 的乳 化 性能 应 学 报 ．９ ２．（ ）３ —４ １９ ７ ３ ：９ ８ ４ 翟瑞文 、 雁群 、 子林等 李 陈
业科技 １ ９（ ） ３ —４ ９ ７ ５ ：８ ０
中 国 辕 油
玉米 渣 中 蛋 白质 的 酶 水 解
食 品 工
许 多 固定化 酶 的成功 与否 要依靠 载体 的特性 ，因此
载体 的选 择便 成 了研究 的热 点 。
乙酰胺 基 ． 葡萄糖 单 元和 Ｂ（ ，）２ 氨 基 一 葡 萄 Ｄ 一１４．一 Ｄ
糖 单 元组成 的共 聚物 。壳 聚糖 属 多糖类 物质 。亲水
甲壳 素又 名几 丁质 、 多糖 ， 由 ２ 乙 酰胺 一． 壳 是 一 ２ 脱 氧葡 萄糖单 体 通过 口（ ， ） 一１ ４ 糖苷 键联 结起 来 的直
甲壳 素 、 聚糖 作 为 固定化 酶 载 体 的研 究 进展 壳
邢 晓薏 吕晓 砖 宫慧梅 黄 良 昌 天津轻 工业 学 院

2 葡萄糖淀粉酶
已用多种载体研究了 D 2葡萄糖异构酶 的固定化并已用于工业生产 , 但寻找更理想 的载体材料的研究工作依然在进行, 甲壳素 和壳聚糖是研究的重点之一。
D 2葡萄糖异构酶在甲壳素上的固定, 可
把葡萄糖淀粉酶通过戊二醛键合固定在 甲壳素上后, 具有很好的操作特性。 制备方法 如下 [ 7]: 每份粉状甲壳 素 ( 含水 50% ) 与三 份葡 萄糖淀 粉酶 ( 水 剂 ) 混合 , 加 入液 体总 体积
5 D - 葡萄糖氧化酶
蒸馏水充分洗涤 , 得到的颗粒状的固定化酶 被浸泡在 pH4 的 0. 1 m o l� L 乙酸钠缓冲中 保存。 该固定化酶的活力为游离酶的 67% 。 用 DEA E 2甲壳素固定化葡萄糖 淀粉酶 ( 99. 4 m g �g ) , 具有原酶 1�3 的活力 [8, 9 ]。
3 Β- 葡萄糖苷酶
已经有 D EA E 2Sep hadex A 225、 Duo lite 2 7 、 活性氧化铝、 硅胶等固定化葡萄糖氧化 A 酶, 但制备方法较麻烦, 而甲壳素作载体却要 简单得多 [ 13]。 将蟹壳甲壳素用 2. 5% 戊二醛 处理 3 h, 用 蒸馏 水洗涤 , 然后 加入 酶溶 液 中, 在 5 ° C 放置 过夜 , 过滤 , 洗涤 , 浸泡 在 2 m o l� L KC l 溶液中 , 使用前重新洗涤 , 其活力 保持 100% 。 在制备过程中 , 最佳的 pH 范围 是 5. 0 ～ 8. 0, 更好的是 6. 0。 最佳的使用温度 是 30 ° C , 在 40 ° C 时活力 还有 70% , 而原 酶 在此温度下的活力已很小。
作者简介: 蒋挺大, 男, 1940 年生, 研究员 。
以这样操作 [ 2]: 取 1%～ 10% 甲醛 或戊二 醛 溶液 10 m l, 加 入 50 m g 粉 状甲 壳素 ( 控制 pH 8. 5) , 在室温下搅拌均匀后放置 1 h , 其间 不时搅动一下 , 使甲壳素交联 , 然后用蒸馏水 洗涤 , 除去多余的甲醛或戊二醛。

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。

固定化壳聚糖酶膜的初步研究的开题报告
标题：固定化壳聚糖酶膜的初步研究
研究背景：
壳聚糖酶是一种能够水解壳聚糖的酶类，具有广泛的应用价值。

然而，由于壳聚糖酶具有易失活、易受污染等缺点，在工业上应用受到了一定的限制。

因此，如何提高壳聚糖酶的稳定性和重复使用性已成为一个重要的研究方向。

研究内容：
本研究旨在将壳聚糖酶固定化在膜上，从而提高其稳定性和重复使用性。

具体来说，先将壳聚糖酶与适合的载体材料混合，然后将混合物涂覆在膜上，制成固定化壳聚糖酶膜。

在这个过程中，需要对载体材料、混合物的比例、涂覆工艺等进行优化，并测试膜的稳定性和催化效率。

研究方法：
（1）筛选合适的载体材料，如聚苯乙烯、聚丙烯等；
（2）制备壳聚糖酶和载体材料的混合物；
（3）将混合物涂覆在膜上；
（4）优化涂覆工艺，如溶液浓度、涂覆时间、温度等；
（5）测试固定化壳聚糖酶膜的稳定性和催化效率。

预期成果：
通过本研究，可制备出稳定性较高、重复使用性较好的固定化壳聚糖酶膜，并研究其催化性能。

这将为壳聚糖酶在工业上的应用提供新思路和方法。

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。

壳聚糖碳材料固定纤维素酶的研究用共价结合法和交联法将纤维素酶固定在水热制备的壳聚糖碳材料上，并研究其酶活性。

结果表明，游离酶、共价结合酶和交联酶的Km值分别是10.92g/L、3.184g/L和0.3132g/L。

游离酶和交联酶的最适温度为40℃，共价结合酶为50℃，且共价结合酶的最适反应温度显著拓宽。

相比游离酶，两种固定酶都表现出更好的重复使用稳定性和热稳定性，其中共价结合酶最佳。

标签：纤维素酶；壳聚糖；水热法；固定化前言纤维素酶是催化纤维素降解成葡萄糖的多酶复合体，化工原料、饲料、燃料、食物和药物等可由葡萄糖发酵得到[1]。

游离酶受热易失活，难回收，工业上常将酶固定化利用。

壳聚糖由几丁质去乙酰化得到，大量氨基、羟基等电负性基团能与酶结合。

但壳聚糖是阳离子聚合物，溶于酸，易被多种非专一性酶降解。

目前壳聚糖的改性方法大多通过加入多种化学试剂，不仅对酶有毒害，还使操作复杂化。

水热法模拟自然界的成矿环境[2]，在密闭的反应釜中，以水为溶剂，将常规条件下不易溶解的物质在高温高压条件下溶解并重新结晶，再经过分离得到产物，绿色环保，操作简单。

水热法制备的生物质碳材料具有良好的的理化稳定性，相对表面积增大，有大量生物亲和基团，做酶的固定化载体利于酶的结合、底物的扩散[3]。

本文以水热法制备的壳聚糖碳材料为载体，分别通过共价结合法和戊二醛交联法固定纤维素酶，研究酶的米氏常数，最适温度，重复使用稳定性和热稳定性。

1 实验1.1 材料与仪器纤维素酶，东京仁成工业株式会社；壳聚糖，>95%；戊二醛，25%；纤维二糖，98%；pH=4.8的HAc/NaAc缓冲液；加热搅拌控制仪；恒温磁力攪拌器；水浴恒温振荡器；高速离心机；SHB-ⅢS循环水式多用真空泵；Waters超高液相色谱；Bio-Rad傅里叶变换红外光谱仪FTS6000；ASAP 2020 /Tristar3000综合共价结合仪；Elementar元素分析仪Vario EL Cube1.2 壳聚糖碳材料载体的制备及表征10g壳聚糖、50mL蒸馏水、磁子放入反应釜后密封，于1000rpm、180℃的加热搅拌控制仪上反应10h，冷却，用无水乙醇和蒸馏水洗至澄清，抽滤，固体烘干备用。

朱启 忠， 慧文 ， 朱 孙延娜 ， 晓龙 ， 周 郝 梅 ， 郭振博 ， 丽丽 刘
（ 山东 大 － 威 海分校 海洋 － 院 ， 海 ２ ４ ０ ） ９ ９ 威 ６２９
摘
要 ： 用壳聚糖微球 对琼脂酶进行 固定化 ， 采 在单 因素 实验 的基 础上 用正 交试验 法确 定最佳 固定化 工艺。结果
等 ＿ 。但 目前该 酶 的工 业应 用研 究主要 是 针 对游 ８ Ｊ
离酶 ， 对 琼 脂 酶 的 固定 化 研 究 尚加该 酶在 工业 上 的应 用 ， 者 在 分 离 纯 化该 酶 笔 的基 础上 ＿ 采 用壳 聚糖 为载 体对 琼 脂 酶进 行 固定 ｌ ， 化 ， 论 最佳 固定 化 条件 和 固定 化 琼 脂 酶 的 部分 性 讨
ｐ ｒ ｔ ｒ ｆ ｈ ｅａｕｅ ｏ ｅｉ ｔ ｍｍｏ ｉ ｚ ｄ ｅ ｚ ｍｅ ｗｅ ｅ８ ５ ａ ｄ ５ ℃ ．Ｔ ｅ ｉ ｂｌ ｅ ｎ ｙ ｒ ． ｎ ０ ｉ ｈ ｍｍｏ ｉ ｚ ｄ ｅ ｚ ｍｅ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｅｔ ｒｓ — ｂ ｌ ｅ ｎ ｙ ｈ ｗｅ ｈ ｔ ｔ ｔ ｉ ｂ ｅ ａ
第 ９卷第 ５期
２ １ 年 ９月 ０１
生
物
加
工
过
程
Ｖｏ ． １ ９ Ｎｏ． ５ Ｓｅ ． ２ １ ｐ ０１
Ｃｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ ｉｐ ｏ ｅ ｓＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｉ ｅ ｅ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＢ ｏ ｒｃ ｓ ｇｎ ｅ ｉｇ
壳 聚 糖 固定 化 琼 脂 酶 的 研 究
壳 聚糖 （ｈｔ ａ ，Ｔ ） 甲壳 素 的脱 乙 酰化 产 ｃｉｓｎ Ｃ Ｓ 是 ｏ 物， 无毒 无 味 ， 有 良好 的 生物 相容 性 ， 具 可被 生 物 降 解， 在食 品 、 保 、 药 等 领 域 具 有 广 阔 的 应 用 前 环 医

壳聚糖酶的特性及其固定化研究的开题报告
一、选题背景与意义
壳聚糖（chitosan）是一种重要的天然产物，具有良好的生物降解能力、低毒性且具有较好的生物相容性。

壳聚糖酶（chitosanase）可将壳
聚糖水解成低聚物和单体，是壳聚糖降解的关键酶类。

因此，壳聚糖酶
的研究对于壳聚糖的高效利用、环境保护和生物医药等领域具有重要意义。

固定化壳聚糖酶可以增加酶的稳定性和重复使用性，降低生产成本
和环境污染，提高反应效率，因此具有广泛的应用前景。

二、研究内容
本文拟就壳聚糖酶的特性及其固定化研究展开探讨，包括以下部分：
1. 壳聚糖酶的来源、结构和分类；
2. 壳聚糖酶的催化机理；
3. 壳聚糖酶的特性研究，包括最适pH、最适温度、热稳定性、催化动力学参数等；
4. 壳聚糖酶的固定化方法，包括吸附、共价结合和包埋等；
5. 固定化壳聚糖酶的特性研究，包括催化活性、重复使用性、稳定性、抗污染性等。

三、研究方法
本文将采用实验和文献综述相结合的方法，通过文献综述了解前人
的研究成果和方法，评价其可行性与优点。

在此基础上针对本研究的目标、任务和方法进行实验设计和实验操作，评估实验结果的可操作性和
可信度，最终得出科学的研究结论。

四、预期成果和意义
通过研究壳聚糖酶的特性及其固定化，可以深入了解壳聚糖酶的催化机理和特性，为其在生产实践和环境治理中的应用提供理论和实验依据。

同时，对固定化技术的比较和选择，可为生物催化的产业化提供指导。

最终，具有高活性、高稳定性的固定化壳聚糖酶的制备，将为壳聚糖的高效利用和环境保护做出重要贡献，具有经济价值和社会效益。

壳聚糖的合成方法及应用研究进展壳聚糖是一种重要的生物可降解材料，具有优异的生物相容性和生物活性，在生物医学、食品工业、环境保护等领域具有广泛的应用前景。

本文将对壳聚糖的合成方法及其应用研究进展进行详细介绍。

壳聚糖的合成方法主要包括化学方法和酶法方法两种。

化学方法是通过壳聚糖的化学修饰来合成不同性质的壳聚糖衍生物。

常用的化学方法包括酰化反应、烯丙基化反应、酸甲酯化反应等。

其中，酰化反应是最常用的方法，通过酸酐和壳聚糖反应，可以获得具有不同取代基的壳聚糖衍生物。

而酶法方法是利用酶作为催化剂，实现壳聚糖的修饰。

例如，利用壳聚糖酶可以将壳聚糖的氨基修饰为羧基。

壳聚糖在医学领域的应用研究非常广泛。

首先，在组织工程和再生医学领域，壳聚糖被广泛应用于修复和重建各种组织和器官。

壳聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性，能够提供细胞黏附和增强细胞增殖，促进组织生长和再生。

其次，在药物传递系统中，壳聚糖可以作为药物的载体，通过调控壳聚糖的结构和性质，实现药物的控释和靶向输送。

此外，壳聚糖还可以用于治疗伤口愈合、抗菌消毒等方面。

壳聚糖在食品工业中的应用也非常广泛。

首先，壳聚糖可以作为食品的保鲜剂和稳定剂，延长食品的保鲜期和稳定性。

其次，壳聚糖可以作为食品包装材料，提高食品的贮存安全性和品质稳定性。

此外，壳聚糖还可以用于食品添加剂、食品调味剂以及食品纳米材料等方面。

壳聚糖在环境保护领域的应用也备受关注。

首先，壳聚糖可以作为废水处理剂，用于去除水中的重金属离子、染料和有机物等污染物。

其次，壳聚糖可以作为土壤修复剂，修复土壤中的污染物，提高土壤的肥力和水保持能力。

此外，壳聚糖还可以用于固体废物的吸附和分离等方面。

目前，壳聚糖的研究还存在一些挑战和问题。

首先，在多功能化壳聚糖的合成方面，需要更加精确和高效的合成方法。

其次，在壳聚糖的性质和结构设计方面，需要进一步深入研究和探索。

最后，在壳聚糖的应用开发和产业化方面，需要加强与不同领域的合作和交流。

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。

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3.2.壳聚糖酶的分离纯化
目前，壳聚糖酶常用的分离纯化方法有分级盐
析、凝胶过滤层析和离子交换层析等。我国在壳
聚糖酶分离纯化方面已经做了许多研究，如天津
科技大学通过硫酸铵分级盐析、Sephadex G-25凝 胶过滤层析、DEAE Cellulose 52离子交换层析， 对曲霉TCCC45017产的壳聚糖酶进行分离纯化和 性质研究。得到的酶纯化倍数为57.21，回收率为
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3.壳聚糖酶的研究进展
3.1.壳聚糖酶的获取
近年来，科学家已从微生物中开发出了许多种
壳聚糖酶，但这些酶的生产成本普遍比较昂贵，
且难以实现商业化应用。目前研究公认大多数微
生物来源的壳聚糖酶属于诱导酶，基因表达大多 受阻遏物/诱导物系统控制，一般以壳聚糖为诱导 物，它们的降解产物为阻遏物。天然菌株产壳聚 糖酶的能力一般较低，因此现在大多都使用诱变
一周查看其储存稳定性。
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结果表明DEAE纤维素固定化壳聚糖酶的酶活 最高，储存稳定性最好(一周后酶活还高达原来的
93%)。而且将成品固定化酶重复使用10次，酶活
力损失小于15%，这些都表明该固定化酶具有较
好的操作稳定性。
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3.4.酶法制备壳寡糖的生产工艺
酶法制备壳寡糖常见的生产工艺流程如下：
育种以获取较为理想的壳聚糖酶。
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孙金凤[6]研究组以从自然界中筛选得到的一株
壳聚糖酶活为9.84 nkat/mL的芽孢杆菌属菌株为出
发菌株，经硫酸二乙酯（DES）诱变处理后，筛
选得到壳聚糖酶活明显提高的突变株DES-4，其 壳聚糖酶活为26.67 nkat/mL，是出发菌株的2.7倍。
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KOD1所产壳聚糖酶的耐热性很好，其最适反应

固定化载体材料壳聚糖基水凝胶的研究一、本文概述随着科技的不断进步与发展，固定化载体材料在生物技术、医药、环保等领域的应用日益广泛。

壳聚糖作为一种天然高分子化合物，具有良好的生物相容性、生物降解性和低毒性等特点，因此在固定化载体材料领域备受关注。

壳聚糖基水凝胶作为壳聚糖的一种重要衍生物，因其独特的三维网络结构和良好的吸水保水性能，被广泛应用于细胞培养、药物控释、废水处理等领域。

本文旨在深入研究壳聚糖基水凝胶的制备、性能和应用。

我们将探讨壳聚糖基水凝胶的制备方法，包括交联剂的选择、反应条件的优化等。

我们将对壳聚糖基水凝胶的物理化学性能进行详细表征，如吸水性、保水性、稳定性等。

我们还将研究壳聚糖基水凝胶在细胞培养、药物控释和废水处理等领域的应用效果。

通过本文的研究，我们期望能够为壳聚糖基水凝胶的制备和应用提供理论依据和技术支持，为相关领域的进一步发展做出贡献。

我们也希望能够为固定化载体材料的研究和开发提供新的思路和方法。

二、壳聚糖基水凝胶的制备与表征壳聚糖基水凝胶的制备过程涉及到多个关键步骤，这些步骤确保了水凝胶的物理和化学性质能够满足后续应用的需求。

壳聚糖作为天然多糖，具有良好的生物相容性和生物降解性，是制备水凝胶的理想基材。

在制备过程中，我们通过溶解壳聚糖于酸性溶液中，破坏其分子间的氢键，使其更容易与其他反应物进行交联反应。

接下来，我们通过加入交联剂，如戊二醛，使壳聚糖分子间形成化学键合，从而构建三维网络结构。

这个过程需要精确控制交联剂的浓度和反应时间，以确保形成的网络结构均匀且稳定。

制备完成后，我们对壳聚糖基水凝胶进行了详细的表征。

通过扫描电子显微镜（SEM）观察，我们发现水凝胶具有多孔结构，这种结构有利于物质的传输和细胞的生长。

同时，我们还使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）对水凝胶的化学结构进行了分析，结果显示壳聚糖的特征峰在水凝胶中仍然存在，证明了壳聚糖的成功交联。

我们还对水凝胶的溶胀性能、机械性能以及生物相容性进行了评估。

糖化酶固定化的研究进展姓名:王永明院系:食品化工系专业：食品生物技术班级：12食品生物技术学号：2012030119日期：2013年12月日糖化酶固定化的研究进展摘要：主要从包埋法、共价结合法、吸附法和交联法四个方面介绍了固定化糖化酶的研究进展情况，并提及其他固定化方法，论述了固定化糖化酶的稳定性的研究进展，指出了糖化酶的研究方向和发展趋势。

以及糖化酶的研究趋势。

关键词：白酒生产固定化固定化方法稳定性研究糖化酶是酶制剂工业中应用最广泛，用量传统白酒生产所使用的曲中微生物是依靠最大的一种淀粉酶，其主要作用是分解淀粉，产自然界带入的，未经筛选，其糖化力较低，生葡萄糖。

我国传统白酒的生产大多使用淀粉酸耐热性能都较差，这在客观上减弱了对杂雀质原料，一般以曲为糖化剂，成本高，出酒率危害的自卫能力。

随着白酒工业的发展，利用糖化酶代替部上的陈曲，以减少曲本身的杂菌含量，却又阶分曲，以提高出酒率，降低生产成本，已被众低了糖化力;传统白酒的制曲温度很高，如雀多白酒企业普遍采用，尤其近几年活性干酵母香型曲顶温高达65 C，有益微生物在高温下大的出现，更使糖化酶在白酒中的用量飞速增长，量死亡，必然导致糖化力的急剧下降，所以传即使一向在工艺技术上十分谨慎的名酒厂也都统白酒的用曲量很大，浓香型酒用曲量为原料在生产中使用了糖化酶，或者在丢糟中应用了的25%左右，酱香型酒高达80%左右。

然而，由于我国白酒企业的技术水平但是，用曲量也不能无限制地增加，用胜参差不齐，各种白酒的生产工艺千差万别，因量增加后，曲中杂菌数量也相应加大，不仅刘而糖化酶在我国传统白酒生产中的应用就很难出酒无益，而且对酒质有影响，行业有“曲大有一个科学规范的标准，有些企业应用时比较酒苦”之说。

所以，出于对传统白酒的香味、冈盲目，在使用的方法、用量、目的上显得很混格、质量考虑，在不彻底改变传统工艺的情次乱，最终的使用效果自然不够理想。

为了真正下，利用糖化酶改善传统白酒的糖化发酵状玩发挥科学技术第一生产力的作用，让糖化酶这提高出酒率是可行的，也是必要的。