第6章(酶细胞固定化).ppt

Chapter 5 Immobilized Enzyme and Cell;酶应用过程中的一些不足;Contents of chapter 6;5.1 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。;5.3 酶固定化技术;;1、吸附法 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。 常用的固体吸附剂有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石等。 操作简便，条件温和，不会引起酶变性失活，载体廉价易得，而且可反复使用。 由于靠物理吸附作用，结合力较弱，酶与载体结合不牢固而容易脱落，所以使用受到一定的限制。 ;2、包埋法 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。 包埋法使用的多孔载体主要有：琼脂、琼脂糖、海藻酸钠、角叉菜胶、明胶、聚丙烯酰胺、光交联树脂、聚酰胺、火棉胶等。;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;4、交联法 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。;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;5.4 固定化酶的特性：;乙酰 -DL — Ala L — Ala +乙酸 乙酰 -D — Ala;泵;高果糖浆的生产;青霉素酰化酶转化流程图;酶传感器;酶电极;葡萄糖＋醌＋H2O 葡萄糖酸＋氢醌;葡萄糖酶电极结构示意图 ;手掌型葡萄糖(glucose)分析仪;脲电极;一些常见的酶电极