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第四章：酶工程与食品产业三、固定化酶技术固定化酶（immobilized enzyme）：用物理的或化学的方法使不溶于水的酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在水不溶性凝胶或半透膜的微囊体中。 1、为什么要固定化酶？传统酶（自由酶）催化反应存在如下缺点：传统酶催化反应几乎都在水溶液中进行，只能一次性使用，难以回收；酶与产物混合，增加产物分离和纯化难度；溶液中酶的稳定性差，容易失活。 而将酶固定化能够克服这些缺点。 该项技术于20世纪60年代发展起来的，1971年第一届国际酶工程会议正式建议采用固定化酶的名称。2、固定化酶的优点可以重复使用，在大多数情况下，稳定性明显提高；催化后，酶与底物容易分开，产物易于分离纯化；反应条件易于控制，可实现反应的连续化和自动控制；酶的利用效率高；更适合于多酶催化反应。3、固定化酶的缺点存在着酶失活现象；消耗固定化材料，增加成本；增加底物和产物的传质阻力。 以此，考虑固定化酶的优缺点，在工业采用固定化还是液态的，应该根据具体情况分析而定。4、固定化酶的主要方法（1）载体结合法：将水不溶性的载体与酶结合。 物理吸附法：使酶直接吸附在载体上的方法。常用的载体： a 有机载体, 如面筋、淀粉等； b 无机载体, 如活性炭、氧化铝、高岭土、多孔玻璃、硅胶等 氧化铝活性碳多孔玻璃离子吸附法：将酶与含有离子交换基团的水不溶性载体结 合。此法在工业上应用较广泛, 常用的载体有: a 阴离子交换剂, 如二乙氨基乙基(DEA E)－纤维素等; b 阳离子交换剂, 如羧甲基(CM ) －纤维素、纤维素－柠檬酸盐等。（2）共价偶联法：将不溶性载体与酶蛋白以共价键形式结合成固定化酶的方法，包括重氮法、肽键法和烷化法等。（3）包埋法：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。聚乙二醇（PEG）包埋法中具体的一些包埋方法（4）交联法：利用双功能或多功能试剂,使酶分子之间或酶蛋白与其它惰性蛋白之间发生交联,凝聚成网状结构,对酶行固定。 戊二醛是应用最广泛的双功能试剂。中文名称：戊二醛（1，5-戊二醛）（a）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶；（b）酶分子被偶联到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶交联与共价偶联不要混淆！固定化酶的应用（1）-----酶法生产 DEAE — Cellulose固定化过氧化氢酶DEAE-Sephadex A-50 固定化氨基酰化酶胶格包埋法固定化胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、 ?－淀粉酶戊二醛交联固定化羧肽酶固定化酶的应用（2）-----多酶催化甲酸脱氢酶（FDH）、甲醛脱氢酶（FADH）和乙醇脱氢酶（ADH）三种脱氢酶作为催化剂，以还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）作为电子供体，考察了酶法转化CO2为甲醇的可行性。包埋法固定化3个酶的混合物。 FDH FADH ADHCO2 HCOOH HCHO CH3OH NADH NADH NADH固定化酶的应用----酶传感器固定化酶膜可以选择性地“识别”被检测的物质，并且催化被“识别”出的物质发生化学反应；变换器则把这一催化反应中底物或产物的变量转换成电信号，进而通过仪表显示出来。 血糖-乳酸分析仪 测定对象为葡萄糖和L-乳酸，固定化酶膜采用葡萄糖氧化酶和L-乳酸氧化酶经戊二醛固定化制成。固定化酶膜的保存期达1年，使用寿命乳酸膜为15天以上，葡萄糖膜为30天以上。 ???尿糖试纸 ，水质检测。。。　 ??? ?? ?? ??四、 有机介质中的酶反应有利于疏水性底物的反应；能催化在水中不能进行的反应；可防止由水引起的副反应；酶和产物易于回收；可避免微生物污染。1、有机介质中酶促反应的条件必需水酶的选择溶剂及反应体系的选择pH选择和离子强度的影响 必需水：紧紧吸附在酶分子表面，维持酶催化活性所必需 的最少量水，与溶剂中的水含量没有关系。a．不同酶需水量不同同一种酶在不同有机溶剂中需水量不同溶剂疏水性越强，需水量越少山梨醇改变水活度改变底物的离子化程度头孢氨苄合成中助溶剂的影响 酶的选择： 脂肪酶、蛋白酶、次黄嘌呤氧化酶、过氧化氢酶等。脂肪酶：即三酰基甘油酰基水解酶，它催化天然底物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。广泛应用于油脂加工、食品、医药、日化等工业。其中用于有机相合成的具有转酯化或酯化功能的脂肪酶的规模化生产对于酶催化合成精细化学品和手性化合物有重要意义。蛋白酶：催化蛋白质水解的酶类。皮革工业的脱毛和软化已大量利用蛋白酶。蛋白酶还可用于蚕丝脱胶、肉类