【2017年整理】七酶、细胞和原生质体的固定化——1.ppt

第七章 酶、细胞和原生质体的固定化;酶应用过程中的一些不足;7.1 什么是固定化酶？;;化学偶联;固定化酶：经提取和分离纯化后的酶 ;优点： 不溶于水，易于与产物分离； 可反复使用； 可连续化生产； 稳定性好。 缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活;固定化酶的研究从50年代开始，1953年德国的 Grubhofer和Schleith采用聚氨基苯乙烯树脂为载体与羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核酸酶等结合，制成固定化酶。 60年代后期，固定化技术迅速发展起来。1969年，日本的千烟一郎首次在工业上生产应用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸连续生产L-氨基酸，实现了酶应用史上的一大变革。 在1971年召开的第一次国际酶工程学术会议上，确定固定化酶的统一英文名称为Immobilized enzyme。;随着固定化技术的发展，出现固定化菌体 。1973年，日本首次在工业上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。 在固定化酶和固定化菌体的基础上，70年代后期出现了固定化细胞技术。 1976年，法国首次用固定化酵母细胞生产啤酒和酒精，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，日本首次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，这为胞内酶生产技术路线的变革提供了新的方向。;7.3固定化微生物细胞、原生质体发酵产酶;工艺条件及其控制 固定化酶的预培养 溶解氧的供给 琼脂——不利于氧气扩散，尽量不用或少用 在固定化载体凝胶中添加富集氧气或利于氧传递的物质 过氧化氢酶与细胞共固定，另外过氧化氢以供氧 降低培养基浓度和黏度，有利于氧气的传递 温度的控制 培养基组分的控制;固定化原生质体特点 变胞内产物为胞外产物 提高产酶率 稳定性较好 易于分离纯化 工艺条件及其控制 渗透压的控制 防止细胞壁再生 保证原生质体浓度;固定化酶操作的注意事项;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。 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 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。;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; 利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上，而使酶固定化的方法。 ;;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。 ;;首先被采用包埋法的是： 固定化胰蛋白酶 木瓜蛋白酶 ?－淀粉酶 Enzyme+N,N-甲叉双丙烯酰胺，丙烯酰胺，引发剂;海藻酸钙包埋法装置;脂质体包裹;3、结合法 选择适宜的载体，使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定化方法。 ;;第一个离子结合法固定化酶： DEAE-Cellulose 固定化过氧化氢酶 第一个工业化的固定化酶： DEAE-Sephadex A-50 固定化氨基酰化酶;;借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用，制成网状结构的固定化酶的方法。;戊二醛有两个醛基，这两个醛基都可与酶或蛋白质的游离氨基反应，形成席夫（Schiff）碱，而使酶或菌体蛋白交联，制成固定化酶或固定化菌体。 优点:交联法制备的固定化酶或固定化菌体结合牢固，可以长时间使用。 缺点:交联反应条件较激烈，酶分子的多个基团被交联，致使酶活力损失较大，而且制备成的固定化酶或固定化菌体的颗粒较小，给使用带来不便。;酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价偶联 酶分子；（a）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶；（b）酶分子被偶联到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶;;7.5固定化酶的特性; 二、固定化酶的性质;三、酶活力;;四、固定化酶的稳定性 ;（2）贮藏稳定性 固定化可延长酶的贮藏有效期。但长期贮藏，活力也不免下降，最好能立即使用。如果贮藏条件比较好，亦可较长时间保持活力。例如，固定化胰蛋白酶，在0.0025mol/L磷酸缓冲液中，于20℃保存数月，活力尚不损失。 （3）热稳定性 热稳定性对工业应用非常重要。大多数酶在固定化之后，其热稳定性都有所提高，但也有一些酶的耐热性反而下降。一般采用吸附法来进行酶的固定化时，有时会