Covalent bond
Cross linkage
2020/8/15
Investme nt
Microcapsul e
◆ ◆
（四）酶的固定化方法
１、吸附法(Adsorption)
◆吸附法有物理吸附、离子吸附及螯合或金属结合法。 常用的载体如淀粉、谷蛋白等有机类载体，活性炭、多孔玻璃、 硅胶等无机类载体，大孔型的合成树脂，陶瓷以及纤维素衍生 物类。阴、阳离子交换剂 影响酶蛋白在载体上吸附程度的因素
Enzyme
Synthesis of IMER using glutaraldehyde method
Ye, M. L. et al. Electrophoresis, 2005, 25:1319-1326
（四）酶的固定化方法 常用的共价键合方法
2、二琥珀酰亚胺碳酸酯法(DSC)
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（四）酶的固定化方法 常用的共价键合方法
3、β-羟胺形式 (β-hydroxylamine formation)
O
(CH3O)3SiOCH2CH CH2 Matrix OH
Matrix
O Si
O O CH2CH CH2
Enzyme
NH2
Matrix
OH H
O Si O CH2CH N
Enzyme
The synthesis of the IMER through β-hydroxylamine Marle I. , et al. fJo. rCmhraotmioantogra. 1992, A, 604:185-196
生化工程电子教案
化学与生命科学学院
（一）固定化酶的应用 1、食品工业
影响：出汁率低；果汁浊， 黏度高，易出现沉淀。
■果汁生产，果胶存在，提产及去浊澄清问题？
固定化果胶酶
■啤酒、果蔬汁等 贮藏 浑浊或沉淀现象？
原因:酚类与蛋白质生成大分子物质
方法:漆酶
漆酶是一种结合多个铜离子的蛋白质，属于铜蓝氧化酶
silica O Si (CH2)3 NH2 Enzyme
O O
NOC
O ON
O
O
silica
O Si
O
(CH2)3
H NCON
O O
NH2
silica
O Si
(CH2)3
H
H
NCN
O
Enzyme
D-Glucosamine NH2
silica
O Si
(CH2)3
H
H
NCN
O
Enzyme
H
H
O Si (CH2)3 N C N D-Glucosamine
pH，影响载体和酶的电荷变化,影响酶吸附；离子强度，一般认为盐阻止吸附； 蛋白质浓度，蛋白质浓度增加，吸附量也增加，直至饱和；温度，蛋白质往往 是随温度上升而减少吸附；吸附速度，蛋白质在固体载体上的吸附速度要比小 分子慢得多；载体，对于非多孔性载体，则颗粒越小吸附力越强。
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（四）酶的固定化方法 ２、包埋法(Entrapment)
包埋法是将游离酶包埋于格子或微胶囊内，格子的结构可以防 止酶渗出到周围的培养基中，而底物分子仍能渗入格子内与酶 接触。
包埋类型可有：网格型、微囊型及脂质体液膜型。
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（四）酶的固定化方法
３、共价键合法(Covalent bonds)
交联法和肽键键合法 氨基：赖氨酸的氨基和多肽链的末端氨基； 羧基：天冬氨酸的羧基，谷氨酸的羧基和末端羧基； 酚基：酪氨酸的酚环； 巯基：半胱氨酸、蛋氨酸的巯基； 羟基：丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的羟基； 咪唑基：组氨酸的咪唑基； 吲哚基：色氨酸的吲哚基。
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（二）固定化酶与游离酶
◆自由酶 (Free Enzyme) 酶直接加入至溶液中，酶自身的空间
结构不发生改变，保持自己的生物特性
◆固定化酶 (Immobilized Enzyme) 通过物理或化学的手段，将酶固载在某种基体上。
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水溶性酶
水不溶性载体
固定化技术 水不溶性酶 （固定化酶）
■/15
淀粉糖/高果糖 浆
（一）固定化酶的应用 2、燃料工业（生物柴油）
主要酸碱催化。
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固定化脂酶
（一）固定化酶的应用 3、医药工业
◆固定化青霉素酰化酶 合成头孢羟氨苄（代替青霉素） ◆固定化脂肪酶 合成VC棕榈酸酯 ◆固定化酶药物
蛋白类口酶口服易分解，固定后有助于保持活性
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（四）酶的固定化方法 4、交联法
利用双功能或多功能试剂在酶分子间或酶与载体间，或 酶与惰性蛋白间进行交联反应，以制备固定化酶的力法。最 常用的交联试剂是戊二醛，其他如苯基二异硫氰、双重氮联 苯胺-2，2’二磺酸、1，5—二氟—2，4—二硝苯、己二酰 二胺甲脂等。
2020/8/15
（三）固定化酶反应器的特点 2、固定化酶的缺点 ◆但由于固定化酶是通过反应而被结合在载体上，固定化过程中酶的活力难免有一 定损失； ◆而底物则要求是水溶性的，这样才能够接触酶而发生反应； ◆也不适宜于需要辅助因子的反应。
2020/8/15
（四）酶的固定化方法
Ionic bond
2020/8/15
（四）酶的固定化方法 常用的共价键合方法
1.戊二醛法
matrix O Si (CH2)3 NH2
OHCCH2CH2CH2CHO
Enzyme
NH2
matrix O Si (CH2)3 N CH (CH2)3CHO
2020/8/15
matrix O Si (CH2)3 N CH (CH2)3 CH N
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（三）固定化酶反应器的特点 1、自由酶反应器 优点：酶解效率高、使用比较方便，特别是在大批量样品处理时。 缺点：不能重复使用、寿命短、产物分离难度大
2020/8/15
（三）固定化酶反应器的特点 2、固定化酶的优点 ◆易于将酶与底物及产物分离，产物相对容易提纯； ◆酶能够重复利用，使用效率提高，成本低； ◆大多数情况下可以提高酶的稳定性； ◆可以增加产物的收率，提高产物质量； ◆有利于实现管道化、连续化以及自动化操作，易于与各种分离手段联用。
O
Synthesis of the IMER using DSC method
Rawale, S., et al. J. Med. Chem., 2002, 45: 937-43 Calleri, E., et al., J. Pharm. Biomed. Anal., 2003,32:715-24