酶固定化技術

酶固定化技術即是用載體材料將酶束縛或限制在一定的空間內，保留其催化活性，並可回收及重複使用的一類技術。

基本介紹

• 中文名：酶固定化技術
• 外文名：Enzyme Immobilization Technique

簡介

酶是一種高效的催化劑，在生產實際中有著廣泛的套用。酶固定化技術通過物理或化學的方法將游離酶和相應載體結合起來，從而增強了酶的穩定性，利於保存運輸。同時又能將酶與底物分離，達到重複利用，降低成本的目的。

特性

優點

①得到的固定化酶有載體保護，較之於游離酶通常穩定性更好好

②固定化酶能夠重複使用，降低了成本

③固定化酶能夠實現和反應物產物的分離

④減少了酶在產物中的殘留，防止產物被酶污染

⑤酶經過固定化之後可以較長時間得持續催化反應

缺點

①對固定化技術要求高，增加成本損耗

②在固定化過程中，酶活有一定損失

③固定化的效率視不同過程而定

發展歷程

Nelson和Griffin在1916年首次發現了木炭上結合的庶糖酶(invertase)仍然具有游離酶的催化活性，但系統地套用和研究始於20世紀50年代。各種固定化載體和固定化技術開始出現，在1971年美國召開的首屆酶工程會議上，固定化酶被正式建議採用。

載體分類

天然有機物

許多天然有機物都可作為固定化酶的載體，主要是一些不溶於水的多糖類載體，如纖維素、澱粉、瓊脂糖、殼聚糖和海藻酸等等。這些載體最大的優點是無毒性、性能溫和、親水性能強、容易改性、材料來源廣、成本低等。

合成有機物

合成高分子材料是固定化酶技術中具有發展前景的材料之一，它們的結構和性能可以人為的調節和控制，從而滿足不同酶的固定化以及酶催化反應的需求。合成高分子材料相比於天然有機物，它們自身抗微生物的抗腐新歌能更佳，機械強度也得到了提升。

無機固體

無機載體相比於有機載體機械強度更高，熱穩定性好，不易分解。常用的無機載體主要有玻璃、金屬、氧化鋁、膨潤土、二氧化矽等。

技術方法

物理方法

• 吸附法
  

吸附法是最早出現的固定化方法，吸附法又可以分為兩種，分別是離子交換吸附和物理吸附。這種方法條件比較溫和，基本上不會很大程度地改變酶的構象，因此對酶的催化性就不會產生大的影響；但是酶和載體之間卻有著比較弱的結合力，這樣在一些特殊的條件下，比如有著較高的鹽濃度、高溫等，酶就很容易從載體上脫落並且污染催化反應產物。

• 包埋法
  

包埋法是將酶包埋於聚合物的孔隙中的固定化方法。根據包埋形態類型可將包埋法分為格線型和微囊型兩種。利用聚丙烯醯胺、聚乙婦醇、澱粉、明膠、海藻酸等載體的細微格線將酶包埋進去的方法稱為格線型包埋。微囊型是指將酶包埋於高分子半透膜中形成微膠囊。但是採用這種方法容易出現酶的漏失和擴散限制等問題。

化學方法

• 交聯法
  

交聯法指的是利用一些多功能交聯試劑，如戊二醛等，在酶分子間或酶分子和載體分子間形成共價鍵，再加上一些不同的交聯條件，從而產生固定化酶。交聯法往往和其他方法共同使用。

• 共價結合法
  

共價結合是通過載體表面的活性功能基團和酶分子上的非必需基團形成化學共價鍵，從而實現不可逆結合的酶固定方法。但該方法反應比較激烈，容易造成酶的失活。

新型固定化方法

• 光耦聯法
  

光偶聯法是使用光敏性單體聚合物包埋具有光敏基團載體的共價固定化酶或者普通的固定化酶，在溫和的條件下實現轉化，因此獲得的固定化酶往往有著比較高的酶活力。

• 電漿法
  

電漿可以修飾載體材料表面，從而實現活性基團引入，達到固定化的目的。