第五章酶的固定化PPT.ppt

* B.人工肾 将病人血液中的尿素经脲酶水解成氨，再用活性炭吸附。即：用微胶囊固定化脲酶和活性炭组成人工肾。 * 3、固定化酶在分析化学中的应用 固定化酶在生化分析和临床检验中的应用也是一个十分重要的领域，它的发展非常迅速，这不仅因为它们比较稳定，可反复使用，能实行自动化、连续化等，而且因为它们对抑制剂和活化剂比较不敏感，因此可用于较复杂体系的检测。 分析化验中应用的固定化酶大体分为两类： 酶传感器(酶电极) 固定化酶柱检测器,包括固定化酶柱和检测器 * 酶传感器主要由固定化酶膜和变换器组成： 固定化酶膜：选择性地“识别”并催化被检测物质发生化学反应 变换器：把催化反应中底物或产物的变量转换成电信号，通过仪表显示出来。? 1）酶传感器的原理 * （2）酶电极（葡萄糖氧化酶电极） 半透膜 酶胶层 感应电极 酶电极示意图 葡萄糖＋醌＋H2O 葡萄糖酸＋氢醌 葡萄糖氧化酶 铂电极 氢醌 醌＋2H＋＋2e－ Pt 1967年Updike等采用酶的固定化技术，将葡萄糖氧化酶固定在疏水膜上，然后再和氧电极结合，组装成了世界上第一个生物传感器——葡萄糖氧化酶电极。 * （3）脲电极 Urea + 2H2O 2NH4++2HCO3- 脲酶 产生的2NH4+为阳离子电极感应。 此外还有： 氨基酸电极 醇电极 尿酸电极 乳酸电极 青霉素电极 亚硝酸离子电极：菠菜亚硝酸还原酶产生NH3 * SBA-70型血糖乳酸自动分析仪 血乳酸分析仪 * HI96707 亚硝酸离子浓度比色仪 青霉素过敏皮试测试仪 * 四、固定化酶反应器 5、酶反应器的设计 4、酶反应器的选择和使用 3、各种酶反应器的特点 2、理想酶反应器的要求 Go Go Go Go Go 6、酶反应器的发展 Go 1、什么是酶反应器? Go * 酶反应器是用于完成酶促反应的核心装置。它为酶催化反应提供合适的场所和最佳的反应条件，以便在酶的催化下，使底物（原料）最大限度地转化成产物。它处于酶催化应过程的中心地位，是连接原料和产物的桥梁。 用于酶进行催化反应的容器及其附属设备称为酶反应器。 1 什么是酶反应器？ 酶和固定化酶在体外进行催化反应时，都必需在一定的反应容器中进行，以便控制酶催化反应的各种条件和催化反应的速度。 酶催化反应过程示意图 过程调控 酶反应器 消毒 原料 预处理 产物分离提纯 产品 生物催化剂制备 空气 除菌 能量 热量 * 2 理想的酶反应器的要求 生物反应器设计的主要目标： 使产品的质量最高，生产成本最低。 评价生物反应器的主要标准： 反应器生产能力的大小和产品质量的高低。 (1) 所用生物催化剂应具有较高的比活和酶浓度（或细胞浓度），才能得到较大的产品转化率。 (2) 能用电脑自动检测和调控，从而获得最佳的反应条件。 (4) 应具有最佳的无菌条件，否则，杂菌污染使反应器的生产能力下降。 (3) 应具有良好的传质和混合性能。传质是指底物和产物在反应介质中的传递。传质阻力是反应器速度限制的主要因素。 * 3.常见的酶反应器 按结构区分 搅拌罐式反应器（Stirred Tank Reactor, STR） 鼓泡式反应器(bubble column reactor, BCR ) 填充床式反应器(packed column reactor, PCR ) 流化床式反应器( Fluidized Bed Reactor, FBR) 膜反应器(Membrane Reactor, MR) 按操作方式区分 分批式反应(batch ) 连续式反应(continuous ) 流加分批式反应(feeding batch ) 混合形式 连续搅拌罐反应器（Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR） 分批搅拌罐反应器（Batch Stirred Tank Reactor, BSTR） * * (1)间歇式酶反应器 又称为批量反应器（Batch Stirred tank Reactor BSTR）、间歇式搅拌罐、搅拌式反应罐。 适用的酶：游离酶、固定化酶 有搅拌装置的传统形式反应器。由反应罐、搅拌器和保温装置组成。 * * 机械搅拌罐 2升试验罐 15升试验罐 中试规模发酵罐 * 工业规模发酵罐 * 酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价偶联 * 1.必须注意维持酶的催化活性和专一性 2.酶与载体结合牢固 3.载体的机械强度 4.固定化酶要有最小的空间位阻 5.载体稳定，不可与底物、产物发生反应 6.固定化酶要廉价 固定化方法与载体的选择 三