固定化酶技术及应用的研究进展

固定化技术及其应用摘要固定化细胞技术是酶工程的核心技术之一，它将酶工程提高到一个新水平。

该技术简化了工业分离纯化的步骤，并使酶反应的连续生产成为现实。

目前，该技术已经广泛应用于食品、发酵、三废处理等行业，经济效益显著。

首先分析了固定化细胞的优缺点，介绍了近年来在食品、发酵和三废处理行业的应用，最后对其应用进行了展望。

关键词固定化酶；食品；发酵；三废处理；应用引言固定化细胞就是被限制自由移动的细胞，既细胞受到物理化学等因素约束或限制在一定的空间界限内，但细胞仍保留催化活性并具备能被反复或连续使用的活力。

是在酶固定化基础上发展起来的一项技术。

【1】固定化微生物技术使用化学或物理手段，将游离细胞或者酶定位于限定的区域，使其保持活性并可反复利用的方法。

最初主要用于发酵生产，70年代后期，被利用到水处理领域，近年来则成为各国学者研究的热点【2】。

固定化微生物技术克服了生物细胞太小，与水溶液分离较难，易造成二次污染的缺点，保持了效率高、稳定性强、能纯化和保持高效菌种的优点，在废水处理领域有广阔的应用前景。

在实际应用过程中，如何固定、何种载体，才能使固定化微生物能较长时间的保持一定的强度和活度，才能降低固定化成本，延长固定微生物的使用寿命，是该技术在污水处理中得到广泛应用的关键。

固定化技术作为实现动物细胞大规模培养的重要途径, 相对悬浮培养而言具有细胞生长密度高、抗剪切力和抗污染能力强、产物易于收集和分离纯、对贴壁型和非贴壁型细胞【3】都适用的优点, 因此在动物细胞的大规模培养上得到越来越广泛的应用,相继出现了微载体、中空纤维及微囊化等多种固定化培养技术。

本文作者将结合动物细胞的培养特性,介绍目前动物细胞大规模培养中的固定化技术。

酶作为一种蛋白质，其催化活性与空间结构密切相关，在大多数情况下固相酶的催化活性较低，以固定化氨基酰化酶为例，选择比较好的载体材料和固定化方法，其活性一般也仅为游离酶的50％～60％。

固定化酶的方法
固定化酶是一种将酶固定在载体上的技术，可以提高酶的稳定性和重复使用性，从而降低生产成本和提高生产效率。

固定化酶技术已经广泛应用于食品、医药、化工等领域。

固定化酶的方法主要有物理吸附、共价键结合和交联固定等。

其中，物理吸附是将酶通过静电作用或疏水作用吸附在载体表面，共价键结合是通过化学反应将酶与载体共价键结合，交联固定则是通过交联剂将酶与载体交联在一起。

物理吸附是一种简单易行的固定化酶方法，但其稳定性较差，易受温度、pH值等因素影响。

共价键结合可以提高酶的稳定性和重复使用性，但其制备过程较为复杂，成本较高。

交联固定则是一种既简单又稳定的固定化酶方法，但其交联剂的选择和使用量需要仔细控制，否则会影响酶的活性和稳定性。

固定化酶技术的应用范围非常广泛。

在食品工业中，固定化酶可以用于酿造、发酵、果汁加工等过程中的酶解反应，从而提高产品质量和生产效率。

在医药工业中，固定化酶可以用于药物合成、酶替代治疗等领域，从而提高药物的纯度和效果。

在化工工业中，固定化酶可以用于催化反应、废水处理等领域，从而提高反应效率和环保性能。

固定化酶技术是一种非常重要的生物技术，可以提高酶的稳定性和
重复使用性，从而降低生产成本和提高生产效率。

随着科技的不断发展，固定化酶技术将会在更多的领域得到应用。

生物固定化技术在生命科学中的应用生物固定化技术是指利用生物体内或者体外的活性物质，将其固定在一种适合的材料表面上，或者包裹在一种材料之中，以便进行反应或者传递信号的过程。

这种技术在生命科学领域中的应用非常广泛，可以用来制备天然产物、药物、酶、蛋白质、抗体等等，还可以用来制备生物燃料、污水处理的生化反应器等等。

本文将从不同的角度来介绍这种技术在生命科学领域中的应用。

一、利用酶进行生化反应生物固定化技术最为广泛的应用就是在生化反应的过程中。

首先，生物固定化酶可以提高催化反应的效率，使得反应速率得到了显著提高，同时减少了催化酶的使用量。

其次，生物固定化酶能够延长催化酶的使用寿命，使得酶的活性可以持续很久，从而降低了生产成本。

最后，生物固定化酶对环境污染的危害较小，减少了废物的产生和处理的难度。

二、利用抗体进行分析和检测生物固定化技术还可以用于制备高效的酶联免疫吸附试验（ELISA）试剂盒。

通过将抗体固定在某个载体表面上，可以引发化学或者生物反应。

这种反应通常是通过酶等物质来实现的，从而达到检测和分析的效果。

利用这种方法可以检测和鉴定各种物质，包括生物样本、水质、食品样品等等。

三、制备天然产物生物固定化技术还可以用于制导生物合成反应，从而得到天然产物。

通过将反应物和生物体内的催化物质固定在一起，可以加速反应的过程，同时减少废料的产生。

这种成果的应用范围非常广泛，包括食品、医药、化妆品、生物染料等等。

四、应用于环境污染处理当今的环境状况中，污染处理成为了当务之急。

生物固定化技术可以用于制备生化反应器，从而对污水进行有机污染物的处理。

这种技术通过强化生物反应器的稳定性、提高有机物的降解效率，以及减少污染物的排放等方面迅速起效。

此外，生物固定化技术还可以用于制备微生物菌剂，对土壤中的有机、无机污染物进行治理，为环境污染治理提供了有效的工具。

总的来说，生物固定化技术在生命科学中的应用非常广泛，从酶催化反应、抗体分析、制备天然产物以及环境污染处理等领域都有涉及。

固定化酶在食品中的应用（生物科学与技术学院袁定清）摘要:固定化酶技术将酶工程提高到一个新水平，实现了酶的重复使用及产物与酶的分离。

而且它已在食品领域得到了迅速的发展和广泛的应用。

本文主要介绍了固定化酶技术的特点、固定方法、食品工业方面的应用和发展趋势的预测，是酶工程的核心技术之一。

关键词：固定化酶；食品制造；固定化技术Application of immobilized enzyme in food(College of biological science and technology Yuan Dingqing ）Abstract:The technology of immobilized enzyme is one of the core technology for enzyme engineering, it enzyme engineering to a new level, to achieve the separation of enzyme reuse and product with the enzyme. And it has been in the food area of rapid development and wide application. This paper describes the characteristics of the immobilized enzyme technology, fixation methods, applications and development trends in the food industry forecast.Key words:immobilized enzyme; food industry; immobilization technology; prospects1 固定化酶的定义和特点固定化酶技术是用人工方法将酶固定在特定载体上，进行催化生产，因而固定化酶一般可以被认为是不溶性酶，与水溶性酶相比，其优点如下：易于将固定化酶与底物、产物分离，便于后续的分离和纯化；可以在较长时间内连续生产；酶的稳定性和最适温度提高；酶反应条件容易控制；可以增加产物的收率提高产物质量；酶的使用效率高，成本低；适于产业化、连续化、自动化生产。

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。

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

固定化胰蛋白酶的制备研究
一、背景介绍
固定化酶技术是指将酶固定在载体上，形成固定化酶，以提高其稳定
性和重复使用性。

胰蛋白酶是一种重要的消化酶，常用于医药和食品
工业中。

因此，制备固定化胰蛋白酶具有重要的应用前景。

二、制备方法
1. 固定化胰蛋白酶的载体选择：常用的载体有凝胶、纤维素、硅胶等。

其中凝胶是最常用的载体。

2. 固定化方法：包括物理吸附、共价键结合和交联等方法。

其中，共
价键结合法是最常用的方法。

3. 制备步骤：
（1）将选好的载体与活性胰蛋白酶混合；
（2）加入交联剂进行交联反应；
（3）去除未固定的胰蛋白酶和交联剂；
（4）测定固定化后的活性。

三、影响因素
1. pH值：pH值对于固定化后的活性有较大影响，一般选择pH 7.0-8.0为最佳条件。

2. 温度：温度也是影响固定化后活性的重要因素。

一般情况下，选择
40℃为最佳条件。

3. 固定化时间：固定化时间对于固定化后的活性也有影响。

一般情况下，选择1-2小时为最佳条件。

四、应用前景
固定化胰蛋白酶具有较好的应用前景。

在医药领域，可以应用于制备消化酶剂和治疗胰腺疾病；在食品工业中，可以应用于酿造、发酵等过程中的蛋白水解反应。

五、总结
固定化胰蛋白酶的制备是一项重要的技术，在医药和食品工业中具有广泛的应用前景。

其制备方法包括载体选择、固定化方法和测定固定化后活性等步骤。

同时，pH值、温度和固定化时间等因素也对其活性产生影响。

2．离子结合法 酶通过离子键结合于具有离子交换剂的水不溶 性载体的固定化方法。 • 常用载体：各种阴、阳离子交换剂。 如CM-纤
维素、DEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶等
• 优点：操作简单，酶活性中心不易被破坏和酶
高级结构变化少，酶活力损失很少。
• 缺点：载体和酶的结合力 比较弱，酶易脱落。
3.共价结合法
• 相对活力：固定化酶活力与同量蛋白量
的溶液酶活力的比值
固定化酶活力 相对活力 100% 溶液酶总活力 残留酶活力
四、固定化酶（细胞）的半衰期
• t1/2 ：固定化酶（细胞）的活力下降为最 初活力1/2所经历的连续工作时间；衡量 操作稳定性的指标。
Fig. 2. Kinetic of ROL adsorption on the silica aerogels. The activity was measured using olive oil emulsion as substrate at pH 8.5 and 37 °C.
第五章 固定化酶与固定化细胞
第一节 酶的固定化
一、固定化酶（immobilized enzyme）：是 指在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能 连续进行反应，反应后的酶可以回收重复 使用。
优点：
①极易将固定化酶与底物、产物分开，简 化了提纯工艺，提高酶的使用效率； ②在大多数情况下，能够提高酶的稳定；
(五)固定化酶的米氏常数(Km)变化 • 中性载体：固定化酶的表观Km值上升。
• 载体与底物电荷相同：表观Km值显著 上升； • 载体与底物电荷相反：Km
？
四、影响固定化酶性能的因素
1．构象改变、立体屏蔽
• 构象改变：指固定化过程及酶和载体的 相互作用，引起了酶的活性中心构象发 生改变，从而导致酶活性改变的—种效 应。

1.2 脂肪酶的研究与应用1.2.1 脂肪酶的研究概况脂肪酶可以根据其来源分类，分为微生物脂肪酶、动物脂肪酶和植物脂肪酶。

脂肪酶可以很容易地从微生物真菌（如南极洲假丝酵母）或细菌（如荧光假单胞菌）中通过发酵过程高产量地生产出来，其过程缺乏基本的净化步骤。

一些脂肪酶表现出对底物的位置专一性，而另一些则不然。

对不同来源的游离脂肪酶类型的比较研究表明，荧光P.脂肪酶具有最高的酶活性。

通常，来自真菌来源的脂肪酶比来自细菌来源的脂肪酶表现出更好的甘油三酯酯交换活性。

作为一种多功能生物催化剂，脂肪酶具有其他酶蛋白无法比拟的优点[15]：1、在有机溶剂中具有良好的稳定性；2、催化过程不需要辅助因子，一般不发生副反应；3、可以催化水解，酯化，酯交换等众多反应[16]；4、具有独特的化学选择性、区域选择性及立体选择性；5、底物谱广，可催化非天然底物进行反应。

与动植物脂肪酶相比，微生物脂肪酶生产周期短，分离纯化相对简单，并可利用基因工程和蛋白质工程等技术实现酶的改造并构建生产工程菌[17]，适合工业化生产与应用。

1994年，丹麦Novozymes公司首次应用基因工程菌生产来源于Thermomyces lanuginosus的脂肪酶Lipolase，此后许多来源于微生物的脂肪酶也实现了商业化生产[18]。

脂肪酶的应用领域日益扩大，被广泛运用于生物柴油、食品加工、面粉改良、造纸造酒、有机合成等化工领域[19]。

1.2.2 脂肪酶的结构及催化机制脂肪酶是一类重要的水解酶，催化三酰甘油酯中酯键的裂解，具有广泛的生物技术应用价值。

脂肪酶是在人体内正确分配和利用油脂所必需的酶。

脂蛋白脂肪酶(LPL)在毛细血管中很活跃，它通过水解包装脂蛋白中的甘油三酯，在防止血脂异常方面起着至关重要的作用。

30年前，有人提出了一种不活泼的LPL低聚物的存在。

M., Tushar Ranjan (2020)指出天然油中高浓度的omega - 3脂肪酸(ɷ-3 FAs)对于维持身体健康非常重要。

酶的固定化与化学修饰技术【摘要】近十年中在酶的研究方面最有意义的进展，主要是酚固定化知识的拓展。

本文主要叙述了固化酶的制备方法、固化酶的特点及其实际应用。

而酶的固定化与化学修饰也有紧密的联系，因此简要叙述了化学修饰技术的定义、作用、原理及应用。

【关键词】固定化酶；化学修饰：技术；应用引言固定化酶是一种在空间的运动受到完全约束或局部约束的酶。

通常这样可得到非水溶性形式的酶，由于儿方面的原因使人们对这种酶产生兴趣。

首先，从反应液中回收酶比较容易，因而从酶反应器的经济意义上考虑显然是重要的。

其次, 生物化学家把它作为在活细胞内酶与膜正常结合的模型系统是有用的。

新一代基因工程酶制剂的开发研制，无疑是使酶工程如虎添翼。

固定化基因工程菌、基因工程细胞技术将使酶的威力发挥得更出色，科学家们预言，如果把相关的技术与连续生物反应器巧妙结合起来，将导致整个发酵匸业和化学合成匸业的根本性变革。

对酶进行改造和修饰也是酶工程的一项重要内容。

酶的作用力虽然很强，尤其是被固定起來之后，力量就更大了，但并不是所有的酶制剂都适合固定化的，即使是用于固定化的天然酚，其活性也往往不能满足人们的要求，需要改变其某些性质、提高其活性，以便更好地发挥其催化功能。

于是，酌分子修饰和改造的任务就被提出来了。

I固定化酶一、固定化酶的制备方法(一)包埋法1.网格型载体材料有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和光敏树脂等合成高分子化合物以及淀粉、胶原、明胶、海藻酸和角叉菜胶等天然高分子化合物。

2 •微囊型微囊型固定化酚通常直径为儿微米到儿白微米的球状体，颗粒比网格要小得多，比较有利于底物和产物扩散，但是反应条件要求高的制备成本也高。

制备微囊型固定化酶有下列几种方法。

(-)吸附法1 •物理吸附法酶被吸附于不溶性载体的一种固定方法。

载体有无机载体、天然高分子载体、大孔型合成树脂等。

2.离子吸附法这是酶通过离子键吸附于有离子交换的水不浴性载体的固定方法。

主要载体有阴离子交换剂如DEAE —纤维素：阳离子交换剂如竣甲基纤维素等。

固定化酶方法固定化酶技术是一种将酶固定在载体上使其具有更好稳定性和重复性的技术，也被称为酶固定化技术。

这种技术已经广泛应用于许多领域，比如制药、食品工业、环境科学等等。

固定化酶技术具有许多优点，如升高反应效率，增加反应速度，降低成本等。

实际上，固定化酶技术主要分为物理固定化方法和化学固定化方法两种。

物理固定化方法是基于酶与载体的物理吸附作用进行的，目前常用的载体有玻璃、硅胶、氧化铝等。

物理固定化酶过程易于操作，不需要特殊合成或化学反应，但缺点是固定酶效果可能不稳定，在重复反应中会出现活性的波动。

化学固定化方法通常依赖于特定的化学反应，比如交联反应、胆碱化等等，其中最常见的固定化方法是交联方法。

交联反应可以使酶和载体之间形成化学键，从而实现酶的固定化。

但需要注意的是，化学固定化方法可能会对酶的活性造成影响，导致固定化后酶的活性有所降低。

当然，不同的酶有不同的理想固定化方法，因此可以根据具体需求选择合适的方法。

在确定固定化酶的方法后，下一步是在合适的载体上固定酶。

常用的载体有硅胶、高分子材料、金属氧化物、碳材料等。

硅胶比较容易制备，成本较低，不过硅胶的稳定性和操作适用广度可能不如其他材料。

高分子材料如聚醚酮、聚酰亚胺等对大多数酶具有较好的稳定性和活性保持能力。

而金属氧化物和碳材料则具有出色的化学和物理稳定性，但同时也比较昂贵。

固定化酶的方法选择后，就可以进行实验。

首先需要对酶进行预处理，清洗、去溶剂或悬浮剂等处理，以保证酶在固定化过程中的活性。

然后将酶溶液滴到载体上，等待载体干燥，可以在常规温度下进行干燥。

接下来，可以进行酶的特性分析，比如酶的活性、稳定性、寿命等等。

总之，固定化酶技术是一种广泛应用于不同领域的方法，具有许多优点。

选择合适的载体和固定化方法可以大大提高酶的稳定性和活性，但需要了解不同的载体和固定化方法对酶活性的影响，选择最适合的固定化方法。

固定化酶与固定化细胞技术酶是具有生物催化功能的生物大分子(蛋白质或RNA)，但通常指的是由氨基酸组成的酶，本章也仅探讨此类酶。

作为一种生物催化剂，参与生物体内各种代谢反应，而且反应后其数量和性质不发生变化。

由于酶的高级结构对环境十分敏感，各种因素(包括物理因素、化学因素和生物因素)均有可能使酶丧失活力。

但在常温常压条件下能高效地进行反应，且具有很高的专一性，副反应少，许多难以进行的有机化学反应在酶的作用下都能顺利进行。

由于酶的这些特点，大大促进了酶的应用和酶技术的研究。

酶被人们广泛应用于酿造、食品、医药等领域，特别是近几年来，随着分子生物学的发展，酶的应用更加活跃。

由于酶反应随着时间的延长，反应速度会逐渐降低，反应后酶不能回收，这就限制了酶的应用范围。

如果能将酶固定在惰性支持物上制成固定化酶，仍具有催化作用，还能回收反复使用，并且生产可以连续化、自动化。

从20世纪60年代固定化酶技术发展以来，不仅在酶学理论研究中发挥独特作用，在实际应用中也显示出强大的威力。

随着技术的不断发展，广义的固定化酶发展到固定化辅酶、固定化细胞及固定化细胞器等，固定化酶在食品、医药、化工和生物传感器制造上都有成功的应用实例。

对一个特定的目的和过程来说，是采用细胞，还是采用分离后的酶作催化剂，要根据过程本身来决定。

一般来说，对于一步或两步的转化过程用固定化酶较合适；对多步转换，采用固定化细胞显然有利。

第一节固定化酶固定化酶(immobilized enzyme)是指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。

酶的固定化是将酶与水不溶性载体结合，制备固定化酶的过程。

固定化酶的形状依不同用途有颗粒、线条、薄膜和酶管等，颗粒状占绝大多数；颗粒和线条主要用于工业发酵生产；薄膜主要用于酶电极；酶管机械强度较大，主要用于化学工业生产。

目前，由于固定化酶的性质比游离酶及其相关技术优越，人们对其极感兴趣，因此固定化酶的应用也与日俱增。

5.固定化酶的米氏常数(km)的变化
固定化酶的表观米氏常数km随载体的 带电性能变化。 当酶结合于电中性载体时，由于扩散限 制造成表观米氏常数km上升。 若载体与底物带有相反电荷，固定化酶 的表观米氏常数km低于游离酶的km。 若载体与底物电荷相同时，就会造成固 定化酶的表观米氏常数km显著增加。
作用于低分子底物的酶，固定化前后的底物
特异性没有明显变化。
如：氨基酰化酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖异构 酶。
可作用于大分子底物，又可作用于低分子底
物的酶，固定化酶的底物特异性往往会发生变 化。
如：以羧甲基纤维素为载体经叠氮法制备的核糖核酸 酶，当以核糖核酸为底物时，催化速度仅为游离酶的 2%左右，而以环化鸟苷酸为底物时，催化速度可达 游离酶的50%~60%。
H — C — CH2 — CH2 — CH2 — C — H
交联反应可以发生在酶分子间也可以发生在酶分子内。 在低酶浓度下一般形成分子内交联，交联后的酶通常保 持溶解状态。在酶浓度升高情况下分子间交联比例上升。 形成的固定化酶通常为不溶解状态。 酶50-200mg/ml，戊二醛0.3-0.6%时，固定化酶活性高。 一般主张交联剂和酶最适合比例为1：10（W/W）。采 用的pH值一般与被交联的酶的等电点相同。
（二）包埋法
定义：将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载 体中，使酶固定化的方法称为包埋法。
根据包埋的材料和包埋方法的不同，可分 为：凝胶包埋法和半透膜包埋法两类。
1、凝胶包埋法
将酶分子包埋在凝胶格子里。
凝胶包埋法用得最多、最有效，但不适用于底物或产
物分子很大的酶类的固定化。
条件温和，操作简便，对酶活 影响小，但强度差。
e.g.
Cl Cl
N

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。

酶的固定化摘要：水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水的但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。

在催化反应中以固相状态作用于底物。

关键词：固定化酶；不溶于水；包埋法；活性中心；功能基团。

正文：固定化酶（immobilized enzyme）不溶于水的酶。

是用物理的或化学的方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在水不溶性凝胶或半透膜的微囊体中制成的。

酶固定化后一般稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用。

便于运输和贮存，有利于自动化生产。

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。

固定化酶的研究始于1910年,正式研究于20世纪60年代,70年代已在全世界普遍开展。

酶的固定化(Immobilization of enzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内,仍能进行其特有的催化反应、并可回收及重复利用的一类技术。

与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时,又克服了游离酶的不足之处,呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。

固定化酶不仅在化学、生物学及生物工程、医学及生命科学等学科领域的研究异常活跃,得到迅速发展和广泛的应用,而且因为具有节省资源与能源、减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求。

固定化酶操作的注意事项1．活性中心：保护酶的催化作用，并使酶的活性中心的氨基酸基团固有的高级结构不受到损害，在制备固定化酶时，需要在非常严密的条件下进行。

2．功能基团：如游离的氨基、羧基、半胱氨酸的巯基、组氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、丝氨酸和苏氨酸的羟基等，当这些功能基团位于酶的活性中心时，要求不参与酶的固定化结合。

3．酶的高级结构：要避免用高温、强酸、强碱等处理，而且有机溶剂、高浓度的盐也会使酶变性、失活，因此，操作应尽量在非常温和的条件下进行。

固定化的优点：1．不溶于水，易于与产物分离；2．可反复使用；3．可连续化生产；4．稳定性好。