固定化酶技術是用物理或化學手段．將游離酶封鎖住固體材料或限制在一定區域內進行活躍的、特有的催化作用，並可回收長時間使用的一種技術。酶的固定化技術已經成為酶套用領域中的一個主要研究方向。經固定化的酶與游離酶相比具有穩定性高、回收方便、易於控制、可反覆使用、成本低廉等優點，在生物工業、醫學及臨床診斷、化學分析、環境保護、能源開發以及基礎研究等方面發揮了重要作用。
基本介紹
- 中文名：固定化酶技術
- 外文名：Immobilized enzyme technology
- 套用：化工、醫藥、食品等
- 方法：吸附法、包埋法等
介紹,傳統載體,新型載體,無載體,酶的定向,套用,前景,
介紹
固定化酶技術是把從生物體內提取出來的酶，用人工方法同定在載體上。
1916年N elson和GrImn最先發現了酶的固定化現象。科學家們就開始了同定化酶的研究工作。1969年日本一家製藥公司第一次將同定化的醯化胺基酸水解酶用於從混合胺基酸中生產L一氮基酸，開闢了固定化酶在工業生產中的新紀元。我國的固定化酶研究開始於1970年，首先是微生物所和I上海生化所的工作者開始了固定化酶的研究。
傳統載體
1、吸附法
吸附法是最簡單的同定化方法．包括物理吸附和離子交換吸附。物理吸附法常用的吸附劑有活性炭、硅藻土、多空玻璃等。離子吸附法是酶與載體通過范德華力、離子鍵和氫鍵等作用力固定。
2、包埋法
包埋法的基本原理是載體與酶溶液混合後，藉助引發劑進行聚合反應，通過物理作用將酶限定在載體的格線中，從而實現酶固定化的方法。
3.載體偶聯法
載體偶聯法是指酶分子的非必須基團與載體表面的活性功能基團通過形成化學共價健實現不可逆結合的酶固定方法，又稱共價結合法。
4、交聯法
交聯法是利用雙功能或多功能交聯試劑，在酶分子和交聯試劑之間形成共價鍵的一種酶固定方法。已報導的利用幾丁聚糖、殼聚糖等為載體，在戊二醛、乙二醛等多功能試劑交聯-半乳糖苷酶、胃蛋白酶、脲酶等多種酶。
新型載體
邱廣亮等用磁性聚乙二醇膠體粒子作載體，採用吸附——交聯法，製備出具有磁回響性的固定化糖化酶，簡稱磁性酶(MIE) 一方面由於載體具有兩親性，MIE 可穩定的分散於水相或有機相中，充分的進行酶催化反應；另一方面，由於載體具有磁回響性，MIE 又可藉助外部磁場簡單地回收，反覆使用，大大提高酶的使用效率。
Puleo 等將鈦合金表面用丙烯酸胺電漿處理引入氨基，然後將含碳硝化甘油接枝於鈦合金表面，或者將電漿處理的鈦合金先由琥珀酸酐處理，再用含碳硝化甘油接枝，進而將溶菌酶和骨形態蛋白進行固定，實現了生物分子在生物惰性金屬上的固定化。
無載體
1、交聯溶解酶
交聯溶解酶(Cross-LinkedQissolued Enzyme，CLEs)是通過交聯劑對酶分子直接交聯而獲得，也是操作最簡單的一種方法。
2、交聯酶晶體
交聯酶晶體(Cross-Linked Enzyme Crystals，CLECs)是近年來發展起來的新型酶晶體催化劑，是酶結晶技術和化學交聯技術的結合。
3、交聯酶聚合體
交聯酶聚合體（Cross-Linked Enzyme Aggregate，CLEAs）酶分子經沉澱形成不溶性酶聚集體再經交聯反應形成。
酶的定向
1、共價固定法
選擇性地利用酶分子表面遠離活性位點的特定稀有基團(如巰基) 進行反應，使該基團與載體上另一基團共價交聯來固定酶蛋白，使其活性中心朝向溶液方向，以達到控制其空間取向的目的。
2、胺基酸置換法
利用基因定點突變技術在蛋白質分子表面合適位置置換一個胺基酸分子，通過該胺基酸殘基特殊的側鏈基團控制固定方向。
3、抗體耦聯法
大多數抗體具有足夠的穩定性承受各種活化與偶聯方法。抗體分子中很多可供偶聯用的官能團。可以通過賴氨酸的- 氨基或末端氨基、天冬氨酸的- 氨基、谷氨酸的- 氨基或末端羧基進行一般性的偶聯。
4、生物素——親和素親合法
生物素是存在於所有活細胞內但含量甚微( <0. 0001 %) 的中性小分子輔酶。親和素是一個含有四個相同亞基的四聚體，每個亞基均含一個生物素結合位點。
5、疏水定向固定法
細胞粘著分子和其他細胞表面分子通常通過疏水作用固定在脂質膜上，磷脂錨定是常選擇的方式。接觸位點A糖蛋白可通過神經醯胺疏水固定在細胞表面。
套用
固定化酶技術在醫藥上的套用進展
利用固定化酶製備單一對映體藥物
溶膠凝膠固定化酶測定人體血清中的膽固醇
固定化葡萄糖氧化酶進行臨床血糖檢測
葡聚糖磁性毫微粒固定化L-天冬醯胺酶治療急性淋巴白血病
固定化黃色短桿菌、大腸桿菌生產蘋果酸
固定化基因工程菌CTB2 生產L-苯丙氨酸等。
固定化酶技術在環境工程中的套用進展
酶反應器是同固定化酶製成的，它可以直接或與其他檢測器組成酶電極、酶感測器等分析檢測系統來實現對環境污染物的監測；
把脫色酶與苯胺降解菌混合固定用來處理染料廢水；
造紙廠紙漿漂白中用上木聚糖酶和漆酶可以避免生產過程中產生不容易以生物方法分解的大量氯代有機物質，從而進一步減少這一生產過程中的污染問題。
固定化酶在食品工業中的套用
尹桂山等採用固定化胰酶水解牛乳中的酪蛋白，降低了牛乳中酪蛋白的含量，從而降低了牛乳中酪蛋白與清蛋白的比例，使牛乳更易消化吸收；
採用聚乙烯醇固定化菊粉酶，用其水解菊芋，作為發酵原料生產乙醇，在 28℃，p H 5.2，發酵液糖度為 20%的條件下，保持反應器內發酵液的流動速度為 42 m L/min，得到最大的發酵速率和酒精轉化率；
用磁性固定化酶水解甘薯澱粉製備微孔澱粉，探討不同處理工藝，如固定化酶用量、反應時間、溫度、p H 等對微孔澱粉品質的影響，確定了最佳工藝。
前景
目前，固定化酶技術已成為酶工程研究的重點和熱點之一。研究探索新的酶固定化技術、提高固定化酶活性收率、延長半衰期、降低成本將成為固定化酶研究領域的主要研究內容。隨著固定化酶研究的深入，必將在微生物發酵、酶工程、精細化工、環境保護、製藥、生物感測器等領域，尤其是在大規模生物轉化、手性化合物的合成以及其他傳統酶和蛋白質等方面得到更廣泛的套用。
