酶和细胞的固定化

酶和细胞的固定化

Chapter 5 Immobilized Enzyme and Cell

固定化酶和细胞

酶和细胞的固定化

Contents of chapter 51、什么是固定化技术和固定化酶 2、固定化酶的研究历史 3、酶的固定化技术(重点) 4、固定化酶的特点(重点) 5、固定化酶的应用 6、细胞、原生质体的固定化

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什么是固定化酶？ 5.1 什么是固定化酶？水溶性酶 水不溶性载体

水不溶性酶 水不溶性酶 (固定化酶) 固定化酶)

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什么是固定化酶？ 5.1 什么是固定化酶？酶的固定化技术和固定化酶 酶 可溶 间歇 吸附 包埋 间歇 交联 化学偶联 连续 固定化

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什么是固定化酶？ 5.1 什么是固定化酶？来源固定化酶： 固定化酶：经提取和分离纯化后的酶 固定化菌体(死细胞 死细胞): 固定化菌体(死细胞):含酶菌体或菌体 碎片

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什么是固定化酶？ 5.1 什么是固定化酶？特点优点——不溶于水，易于与产物分离； 不溶于水，易于与产物分离； 优点 不溶于水 可反复使用； 可反复使用； 可连续化生产； 可连续化生产； 稳定性好。 稳定性好。 缺点——固定化过程中往往会引起酶的失活。 固定化过程中往往会引起酶的失活。 缺点 固定化过程中往往会引起酶的失活

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5.2 固定化酶的研究历史

酶

固定化酶

固定化酶技术 固定化原生质体技术

固定化细胞技术

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5.2 固定化酶的研究历史固定化酶年代开始， 载体， 从50年代开始，聚氨基苯乙烯树脂载体，结 年代开始 聚氨基苯乙烯树脂载体 羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核酸酶等 合羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核酸酶等； 60年代后期，固定化氨基酰化酶拆分 年代后期，固定化氨基酰化酶拆分DL-氨基 年代后期 拆分 氨基 酸连续生产L-氨基酸 氨基酸； 酸连续生产 氨基酸； 1971年，第一次国际酶工程学术会议上，确 年 第一次国际酶工程学术会议上， 固定化酶为 定固定化酶为Immobilized enzyme。 。

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5.2 固定化酶的研究历史固定化菌体1973年，固定化大肠杆菌菌体中的天门冬氨 年 酸酶。 酸酶。

固定化细胞70年代后期，固定化酵母细胞、固定化枯草 年代后期，固定化酵母细胞、 年代后期 杆菌

固定化原生质体1982年，生产谷氨酸 年

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5.3 酶固定化技术

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5.3 酶固定化技术固定化酶操作的注意事项活性中心——在制备固定化酶时，需要在非 活性中心 在制备固定化酶时， 在制备固定化酶时 严密的条件下进行 的条件下进行。 常严密的条件下进行。 功能基团——当这些功能基团位于酶的活性 功能基团 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 不参与酶的固定化结合。 中心时，要求不参与酶的固定化结合。 酶的高级结构——操作应尽量在非常温和的 操作应

尽量在非常温和的 酶的高级结构 操作应尽量在非常温和 条件下进行。 条件下进行。

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5.3 酶固定化技术固定化酶遵循原则(1)注意维持酶的催化活性及专一性。 )注意维持酶的催化活性及专一性。 (2)有利于生产自动化、连续化。 )有利于生产自动化、连续化。 (3)应有最小的空间位阻。 )应有最小的空间位阻。 (4)酶与载体必须结合牢固。 )酶与载体必须结合牢固。 (5)应有最大的稳定性。 )应有最大的稳定性。 (6)成本要低，以利于工业使用。 )成本要低，以利于工业使用。根据酶的性质、反应特征选择合适的方法。 根据酶的性质、反应特征选择合适的方法。

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5.3.1 吸附法定义利用各种固体吸附剂将 利用各种固体吸附剂将 固体吸附剂 酶或含酶菌体吸附在其表面 酶或含酶菌体吸附在其表面 而使酶固定化的方法。 上，而使酶固定化的方法。

吸附剂活性炭、氧化铝、 活性炭、氧化铝、硅藻 土、多孔陶瓷、多孔玻璃、 多孔陶瓷、多孔玻璃、 硅胶、 硅胶、羟基磷灰石

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5.3.1 吸附法特点优点——操作简便，条件温和，不会 操作简便，条件温和， 引起酶变性失活，载体廉价易得， 引起酶变性失活，载体廉价易得，而且可 反复使用。 反复使用。 缺点——由于靠物理吸附作用，结合 由于靠物理吸附作用， 力较弱，酶与载体结合不牢固而容易脱落， 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。 所以使用受到一定的限制。

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5.3.2 包埋法定义将酶或含酶菌体包埋在 将酶或含酶菌体包埋在 包埋 各种多孔载体中，而使酶固 各种多孔载体中 多孔载体 定化的方法。 定化的方法。

多孔载体琼脂、琼脂糖、 琼脂、琼脂糖、海藻酸 钠、角叉菜胶、明胶、聚丙 角叉菜胶、明胶、 烯酰胺、光交联树脂、 烯酰胺、光交联树脂、聚酰 火棉胶等。 胺、火棉胶等。

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5.3.2 包埋法特点优点——很少改变酶的高级结构，酶 很少改变酶的高级结构， 活回收率较高，因此可以应用于许多酶、 活回收率较高，因此可以应用于许多酶、 微生物和细胞器的固定化。 微生物和细胞器的固定化。 缺点——在包埋时发生的化学聚合反 容易使酶活力降低， 应，容易使酶活力降低，需要设计适宜的 反应条件。 反应条件。

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5.3.2 包埋法分类凝胶包埋法——在各种凝胶内部的微孔中 在各种凝胶内部的微孔中 凝胶包埋法 在各种凝胶内部琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、明胶等天然 琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、明胶等天然 凝胶以及聚丙烯酰胺凝胶 光交联树脂等合成凝胶 以及聚丙烯酰胺凝胶、 合成凝胶。 凝胶

以及聚丙烯酰胺凝胶、光交联树脂等合成凝胶。

半透膜包埋法——在由各种高分子聚合物制 在由各种高分子聚合物制 半透膜包埋法 在由各种高分子聚合物 成的小球内。 成的小球内。 聚酰胺膜、 聚酰胺膜、火棉胶膜等 。

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5.3.2 包埋法

网格型

微胶囊型

首先被采用包埋法的是： 首先被采用包埋法的是： 固定化胰蛋白酶 木瓜蛋白酶 β-淀粉酶

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