載體結合法

載體結合法是以水不溶性多糖(纖維素、糊精和瓊脂糖衍生物)、蛋白質(明膠、清蛋白)、合成多聚體(離子交換樹脂、聚氯乙烯)或無機材料(沙、陶土、多孔玻璃)為載體，經物理吸附、化學鍵(離子鍵或共價鍵)將微生物細胞直接結合到載體上的方法。根據細胞與載體之間結合力的不同，載體結合法又可分為表面吸附法和共價結合法。

基本介紹

• 中文名：載體結合法
• 外文名：Carrier bonding
• 原料：微生物細胞，載體
• 載體：水不溶性多糖，蛋白質等
• 方法：物理吸附，化學鍵
• 目的：微生物細胞結合到載體

簡介

將微生物結合到載體上進行同定化的報導很少，僅報導過將微生物吸附到離子交換型非水溶性載體上的例子。例如，有人報導，將大腸桿菌和靈敏固氮菌的活細胞結合到離子交換樹脂Dowex I(C1型)上，可以得到對葡萄糖、琥珀酸等具有氧化能力的固定化微生物。又如可把米麴黴孢子結合固定在CM一纖維素、磷酸纖維素、DEAE一纖維素和ECTE—OLA等纖維素上，並測定了它們對轉化酶的活性。但是，用此法固定化的微生物，在使用中由於菌體本身會發生自溶，有時會漏出酶蛋白，因而並不是一個十分理想的方法。

載體結合法分類

此法使酶與不溶性載體結合，形成不溶酶。根據結合時化學鍵的不同，又可分為如下兩類：

共價鍵法

使酶蛋白通過共價鍵與不溶性載體結合。酶蛋白分子中，參與形成共價鍵的基團有：胺基酸的游離氨基、游離羧基、半胱氨酸的巰基、組氨酸的咪唑基等。常用的載體有纖維素、葡聚糖凝膠、瓊脂及澱粉等的衍生物，以及甲基丙烯酸聚合物、順丁烯二酸酐和乙烯的共聚物、胺基酸聚合物等人工合成的聚合物。

共價鍵法操作比較複雜，反應條件不易控制，但結合牢固。目前，國外這方面研究最活躍，報導最多。又分為以下三種方法：

1)重氮法：具有氨基的不溶性載體，用亞硝酸處理，使成重氮鹽衍生物，再和蛋白質中的游離氨基，組氨酸的咪唑基和酪氨酸的酚基等發生偶聯反應，生成不溶酶。如圖1

圖1

常用的載體有，對一氨基苄基纖維素、3一(對氨基苯氧基)-2一羥基丙醚纖維素、間一氨基苯胺基纖維素、氨基苯甲基甲氧纖維素等。例如，糜蛋白酶、L—谷氨酸脫氫酶、過氧化氫酶，可用此法與對一氨基苄基纖維素形成不溶酶。

2)肽鍵法：此法借肽鍵使酶蛋白與不溶性載體結合。又可分為以下兩種方法：

a．迭氮法：將羧甲基纖維素等經處理後，生成迭氮化物。在低溫下，再與酶分子中游離氨基、羥基、巰基發生反應，形成不溶酶。如圖2

例如，澱粉酶、糖化澱粉酶、胰蛋白酶，可用此法與羧甲基纖維素迭氮物形成不溶酶。

圖2

b．鹵化氰法：纖維素及葡萄糖凝膠等經溴化氰活化後，在偏鹼性條件下，與酶偶聯，形成不溶酶。

3)烷化法：以鹵素為功能基的不溶性載體，與酶蛋白分子中賴氨酸的ε一氨基、N一末端的α一氨基、酪氨酸的酚基或半胱氨酸的巰基發生烷化反應，形成不溶性酶。

常用的載體是纖維素、葡聚糖凝膠及瓊脂等的衍生物。例如，糖化澱粉酶、核糖核酸酶和胰蛋白酶，利用此法，可和氯一S一三嗪基纖維素形成不溶酶。

2)離子鍵法：含有離子交換基團的不溶性載體，可與酶蛋白分子形成離子鍵，而得到不溶酶。此法操作簡便，處理條件緩和，酶蛋白的活性中心和高級結構破壞較少，可以得到活力較高的不溶酶。缺點是離子鍵結合較鬆散，如在高離子強度下進行反應，酶和載體很容易分開。常用的載體有含有離子交換基團的纖維素和葡聚糖凝膠等。例如，蛋白酶、蔗糖酶、天門冬醯胺酶等可用此法和二乙基氨基乙基纖維素(DEAE一纖維素)形成不溶酶。

表面吸附法

表面吸附法是微生物細胞與載體之間通過靜電引力將微生物細胞固定的方法(圖3)。很多類型的微生物細胞有吸附在固體物質表面的天然傾向。由此，常常會造成一些麻煩，如海船底部粘滿了海藻，牙齒表面形成牙菌斑等。但是，也可以利用微生物細胞固有的吸附能力用於製備固定化細胞。供吸附細胞用的載體都是多孔性物質，包括高嶺土、硅藻土、多孔矽、聚氯乙烯碎片、活性炭、木屑、離子交換樹脂、多孔玻璃等。

這種方法早在1820年就用於酒精生產“速釀酸”(即“醋”)。曾有人用此法生產啤酒、酒精，也套用於污水處理等方面。也有作者用此法固定哺乳動物細胞，生產生化藥物。該法容易受周圍環境影響，但簡便易行。

圖3