纳米级酶固定化技术的发展.pdfVIP

第 7卷 　第 7期 　2007年 4 月 科 　学 　技 　术 　与 　工 　程 Vol7　No7　Ap r2007 1座机电话号码 2007 714 1105 Science Techno logy and Engineering 　2007　SciTechEngng. 综 　述 化工技术 纳米级酶固定化技术的发展 刘仁霖 　罗 　晖 　常雁红 　孙春宝 北京科技大学环境工程系 ,北京 100083 摘 　要 　对酶的纳米级固定化技术的研究现状进行了综述 ,按纳米级固定化技术的发展阶段将其划分为三类 ,并比较了这三 类纳米级固定化法的优缺点 ,在此基础上对纳米级酶固定化技术的发展方向进行了分析 。 关键词 　酶 　磁性纳米载体 　固定化 　超顺磁性 中图法分类号 　TQ4688　文献标识码 : A 酶的固定化是用固体材料将酶束缚或限制于一 反应器将酶和表面活性剂截 留下来 回收利用 ; 定区域内,使之仍能进行其特有的催化反应 ,并可回 2 利用反胶团作为 “微反应器 ”m icroreactor 进行 收及重复使用的一类技术 。按其性质分 ,主要有四 纳米级的聚合 , 以所得纳米高分子材料作为固定酶 [ 1 ] 种 ,即包埋法 、交联法 、吸附法及共价法 。 的载体 ; 3 高分子聚合物中引入纳米级磁核 ,得到 与游离酶相比,固定化酶在保持其高效 、专一及 可在磁场下快速分离的磁性高分子微球载体 ,并进 温和的酶催化反应特性的同时 ,还呈现贮存稳定性 行酶的固定化 。 高 、分离回收容易、可多次重复使用 、操作连续及可 控 、工艺简便等一系列优点 [ 2 ] 。 1　反胶团对酶的固定化 酶的催化效率及选择性在很大程度上取决于所 使用酶的比表面积和几何形状 ;如不考虑其它因素 , 反胶团 束 [ 10 ～100 nm ]是表面活性剂溶 则粒径越小 , 比表面积越大 , 催化剂 的效率就越 解在非极性溶剂中形成的、围绕一个极性核的纳米 [ 3 ] 高 。传统的固定化酶粒径一般为 01～10 mm 。 级聚集体 , 是一种低水含量的油包水 W /O 微乳 由于受到固定酶量少和较大传质阻力的影响 ,这类 液 。与普通乳状液 几百甚至上千纳米以上 不同 , 固定化酶的催化效率比较有限。而纳米级固定化的 [ 5 ] 反胶团溶液是透明的、热力学稳定的体系 。 酶具有比表面积大 、传质阻力小 、固定酶量多和催化 [ 6 ] 20 世纪 80 年代末 , H aering 等人 发现 W /O 效率高等优点 ,这使得酶的纳米级固定化技术 [ 4 ] 受 微乳液体系可以发生胶凝作用 ,并对微乳液凝胶性 到越来越广泛的关注 。 [ 7 ] 质进行了初步表征 。90年代初 , R ee s等人 开始尝 对酶的纳米级固定化技术的研究主要包括以下 试利用这一现象来固定脂肪酶 ,并对固定化酶的酶 三个方面 : 1 利用反胶团为酶模拟 “自然环境 ”,将 学性质进行了大量研究之后 ,便有用微乳液凝胶固 酶限制在反胶团中进行催化反应 ,反应结束通过膜 定化脂肪酶进行有机相合成与对应体拆分的研究报 道 。反胶团 束 能在分子水平上把酶分散在有机 2006年 11月 22 日收到 北京市科技新量计划 2006B22 资助 介质中 ,亲水性的酶定位在极性水腔中 ,周围是一个 第一作者简介 :刘仁霖 1981— ,男 ,重庆市人 ,硕士研究生 ,研究 方向:生物化工 。 水层和一个表面活性剂层 ,酶不与有机溶剂直接接 通信作者简介 :常雁红 ,女 , E-m ail: yhchang0512@yahoo. com. cn。 触 ,所以避免了失活 ;而相对疏水的酶 ,则定位在水 14 12 科 　学 　技 　术 　与 　工 　程 7卷 池与表面活性剂之间的界面上 。因为界面的疏水性 第二类载体一般强度较大 ,但传质性能较差 ,在进行 小于水池 ,这样在此体系中大多数酶能保持催化活 细胞固定时对细胞活性有影响 。这些新载体的种类 性 和 稳 定 性 , 有 的 甚 至 表 现 出 超 活 性 很多 ,而且经过人们不断地研究开发 , 已有许多人工 sup eractivity ,使得反胶团技术也被看成是生物催 合成的高分子材料应用于酶的固定化 。 化剂的固定化新方法 [ 8 ] 。这种固定化方法与传统 制备纳米级高分子载体的常用方法是利用反胶 固定化法不同的是它没有严格意义上的载体 。随着 团进行聚合 ,反胶团在这里扮演的是 “微反应器 ” 反胶团技术发展和酶催化反应研究不断深入 ,一个 m icroreactor 的角色 。由于反胶团是纳米级的 ,所 以在其