固定化酶載體材料的研究進(jìn)展

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1、萬方數(shù)據(jù)科I技I論f壇固定化酶載體材料的研究進(jìn)展科耥■陽(天津工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，天津300160)擒要：近年來由于固定化酶技術(shù)的發(fā)展，對(duì)固定化酶栽體的研究非常活躍。對(duì)固定化酶栽體進(jìn)行了分類和綜述，重點(diǎn)介紹了天然栽體材料、合成高分子栽體材料，并對(duì)無機(jī)材料以及磁性高分子徽球進(jìn)行了簡單的闡述。關(guān)鍵詞：固定化酶；栽體；研究進(jìn)展固定化酶(immobilizedenzyme)技術(shù)由于具有高效、專一、反應(yīng)條件溫和及有利于節(jié)能減排等優(yōu)點(diǎn)，近年來在化學(xué)、生物學(xué)、生物工程、醫(yī)學(xué)等生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究異?；?/p>

2、躍．并得到迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。在固定化酶技術(shù)中，載體材料的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)酶的活性保持及應(yīng)用至關(guān)重要，因此對(duì)固定化酶載體的研究成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。就近年來固定化酶載體材料的研究及應(yīng)用進(jìn)行綜述。l對(duì)固定化酶載體材料性能要求由于固定化酶載體材料對(duì)酶的性質(zhì)影響極大．因此，對(duì)載體材料的種類和性能要求十分苛刻．總的來說，應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：m帶有能與酶發(fā)生反應(yīng)的官能團(tuán)；b．具有大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)．c．不溶于水；d．機(jī)械剛性和穩(wěn)定性都非常好．e．能防止微生物的降解作用。此外。還希望載體材料無毒、無污染、成本低廉

3、、來源豐富。一2常見的同定化酶載體材料目前使用和研究中的同定化酶載體材料種類繁多，按其組成可以分為天然高分子載體、合成高分子載體、無機(jī)載體以及磁性高分子微球等。2．1天然高分子載體天然多糖類化合物比較適合擔(dān)當(dāng)酶的載體材料，此類材料具有無毒，傳質(zhì)性能好和豐富易的等特點(diǎn)，主要有殼聚糖、海藻酸鈉和淀粉等。殼聚糖(Chitosan)是由甲殼素經(jīng)化學(xué)改性得到的天然多糖高分子材料。用殼聚糖作為酶固定化載體時(shí)，多以戊二醛為交聯(lián)劑。據(jù)報(bào)道，用殼聚糖一妒丙烯腈為載體固定化木瓜蛋白酶，可以使酶的活力和穩(wěn)定性都得到提高l

4、Il。最近．在室溫下采用溶液一凝膠法聚合制得了殼聚糖一SiO：混合物，用于固定葡萄糖氧化酶翻。為了提高殼聚糖微球(M—cs)尚定化酶的分離效果，近年來也有學(xué)者通過制備磁性殼聚糖微球固定化酶，從而達(dá)到比較好的分離效果。如王斌等四利用反相總浮交聯(lián)法制備磁性殼聚糖微球，并對(duì)褐海藻酸酶進(jìn)行固定化研究。海藻酸是甘露糖醛酸以B—l，4鍵相連接的多糖類物質(zhì)，從褐藻中提取的海藻酸鈉鹽是可溶性的，由C礦、B礦等多價(jià)金屬離子可以交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠，它是較為理想的載體。用海藻酸鈉固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是方法較為簡單，條件溫和。

5、缺點(diǎn)在于海藻酸鈣凝膠在含多價(jià)陰離子溶液以及高濃度電解質(zhì)溶液中不穩(wěn)定、鈣離子易脫落、凝膠變軟甚至溶解，而限制了它的應(yīng)用。為了克服以上缺點(diǎn)，葛玉斌等闈用以戊二醛為交聯(lián)劑的海藻酸鈣固定化淀粉酶，發(fā)現(xiàn)固定化淀粉酶可以在很長一段時(shí)問內(nèi)保持活性而且穩(wěn)定性能也得到了較大的提高。淀粉廣泛存在于各種植物成熟的果實(shí)中，具有可生物降解、無毒性等特點(diǎn)。用其作為酶的固定化載體不僅固定化方法簡單、步驟少，而且對(duì)酶有一定的保護(hù)作用，易接枝，并對(duì)酶熱處理一段時(shí)間后，酶的活力最大可提高40％，這為工業(yè)應(yīng)用提供了一條新途徑。例如。以淀

6、粉接枝丙烯腈及丙烯酰胺的兩親性高分子化合物為載體同定化糖化酶以及以多孔淀粉接枝聚合物為載體固定化纖維索醮印，該同定化酶有較好的貯存和操作穩(wěn)定性，酶活性損失較小。2．2合成有機(jī)高分子載體合成有機(jī)高分子材料由于其化學(xué)、物理性能都有很大的可變性，從理論上來講，可以擔(dān)當(dāng)任何一種酶的固定化載體，而且它們對(duì)微生物的腐蝕也有較強(qiáng)的抵抗力。例如高分子共聚物，能經(jīng)受微生物和酸堿環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)的作用，有較好的機(jī)械性能，因此在固定化酶材料研究領(lǐng)域越來越受到研究者的青睞，DingLiang等櫥制備了基于聚甲基丙烯酸鹽二乙烯

7、基苯樹脂載體的同定化木瓜蛋白酶。他們通過戊二醛的橫向交聯(lián)或重氮化合物共價(jià)結(jié)合的方法將木瓜蛋白酶固定在聚合物表面。黃家賢工作組嘴先合成具有良好生物組織相容性、不易降解且易于由腎臟排出的a、m一雙端氨基聚乙醇，再與PCVA進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，得親水性顯著改善的球狀載體．載體與胰蛋白酶進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)制備了固定化胰蛋白酶。該同定化酶的比活大幅提高。合成有機(jī)高分子作為酶固定化載體雖然具有許多優(yōu)良的性能，但其耐熱性不夠理想，因此，利用有機(jī)高分子無機(jī)物復(fù)合制備出的雜化材料可以相互取長補(bǔ)短，是一種比較理想的載體。錢軍民等唧

8、以羥乙基纖維索fHECl和四甲氧基硅烷frMOS)為原料，利用溶膠一凝膠技術(shù)，通過TMOS的水解和縮聚反應(yīng)制了HEC，Si02凝膠復(fù)合物，用于葡萄糖氧化酶的固定化，研究表明，固定化酶的反應(yīng)、貯存和熱穩(wěn)定性均有不同程度提高。2．3無機(jī)載體無機(jī)載體具有一些有機(jī)材料不具備的優(yōu)點(diǎn)，如穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、對(duì)微生物無毒性、不易被微生物所分解、耐酸堿、成本低、壽命長等。常見的載體材料有玻璃、硅凝膠、鋁、蒙脫土等弼。無機(jī)硅藻土或多孔玻璃比有機(jī)載體更耐微生物降解、更高熱穩(wěn)定性和更低的