设想 设计一种方法,将酶束缚于特殊的相,与整体相(或整体流体)分隔开,仍能进行底物和效应物 (激活剂或抑制剂)的分子交换。 固定化酶与一般化学反应的固体催化剂一样,既有酶的催化特性,又有一般化学催化剂能回收、 反复使用等优点,并且生产可以连续化、自动化。 进展 经过40多年的研究和发展,酶的固定化技术取得了长足的进步。在理论研究(如阐明酶作用机理) 和实际应用显示出强大威力。 能稳定酶,改变酶的专一性、提高酶活力,改善酶的特性,创造适应特殊要求的新酶。 现状:其性质比可溶性酶及其相关技术优越,对固定化酶的利用也与日俱增。 固定化酶 固定化酶:固定在载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶。 酶固定化:将酶固定在载体上,制备固定化酶的技术过程。 什么是固定化酶? 化学偶联 固定化间歇 可溶 交联 包埋 吸附 间歇 连续 酶的固定化技术和固定化酶 固定化酶:经提取和分离纯化后的酶 固定化菌体(死细胞):含酶菌体或菌体碎片 固定化细胞:在一定的空间范围内进 行生命活动的细胞 固定化酶优点 (l)极易将固定化酶与底物、产物分开;(2)可以进行反复分批反应和装柱连续反应; (3)在大多数情况下,能够提高酶的稳定性; (4)酶反应过程能够加以严格控制; (5)产物溶液中没有酶的残留,简化提纯工艺; (6)较游离酶更适合于多酶反应; (7)增加产物的收率,提高产物的质量; (8)酶的使用效率提高,成本降低。 缺点: 大分子底物较困难历史 1950将水溶性酶与不溶性载体结合起来,成为不 溶于水的酶的衍生物,“水不溶酶”和“固相酶”。 1953年,Grubhofer&Schleith 实现了酶的固定化; 1969年,千细一郎成功的将固定化氨基酰化酶应用 于DL-AA的光学分析上; 1971年第一届国际酶工程会议上,正式建议采用 “固定化酶”(immobilized enzyme)的名称。 历史上较大的时事件 1973年,日本应用固定化大肠杆菌菌体中的天门冬氨酸酶,由反丁烯二酸连续生产L-天门冬氨酸。 1978年日本用固定化枯草杆菌生产淀粉酶,开始了用固定化细胞生产酶的先例。 1982年,日本研究用固定化原生质体生产谷氨酸,取得进展。固定化原生质体由于解除了细胞壁的 障碍,更有利于胞内物质的分泌,为胞内酶生产 技术路线的变革提供了新的方向。 历史上较大的时事件 固定化酶的制备原则 最小的空间位阻,载体尽可能不妨碍酶与底物的接近,以提高产品的产量。 酶与载体必须结合牢固,从而使固定化酶能回收贮藏,利于反复使用。 固定化酶的制备原则 应易与产物分离,即能通过简单的过滤或离心就可回收和重复使用; 成本低,以便于工业使用。