固定化酶催化反应动力学

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1、化学与生命科学学院第三章固定化酶催化反应动力学生化工程电子教案2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述（一）固定化酶的应用1、食品工业漆酶是一种结合多个铜离子的蛋白质，属于铜蓝氧化酶■啤酒、果蔬汁等贮藏浑浊或沉淀现象？■果汁生产，果胶存在，提产及去浊澄清问题？影响：出汁率低；果汁浊，黏度高，易出现沉淀。■食品工业的绿色生产问题?原因:酚类与蛋白质生成大分子物质固定化果胶酶方法:漆酶淀粉糖/高果糖浆2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述（一）固定化酶的应用2、燃料工业（生物柴

2、油）主要酸碱催化。固定化脂酶2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述（一）固定化酶的应用3、医药工业◆固定化青霉素酰化酶合成头孢羟氨苄（代替青霉素）◆固定化脂肪酶合成VC棕榈酸酯◆固定化酶药物蛋白类口酶口服易分解，固定后有助于保持活性2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述（二）固定化酶与游离酶◆自由酶(FreeEnzyme)酶直接加入至溶液中，酶自身的空间结构不发生改变，保持自己的生物特性◆固定化酶(ImmobilizedEnzyme)通过物理或化学的手段，将酶固载在某种基

3、体上。2021/9/15什么是固定化酶？水溶性酶水不溶性载体水不溶性酶（固定化酶）固定化技术2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述（三）固定化酶反应器的特点1、自由酶反应器优点：酶解效率高、使用比较方便，特别是在大批量样品处理时。缺点：不能重复使用、寿命短、产物分离难度大2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述2、固定化酶的优点（三）固定化酶反应器的特点◆易于将酶与底物及产物分离，产物相对容易提纯；◆酶能够重复利用，使用效率提高，成本低；◆大多数情况下可以提高酶的稳定性；◆

4、可以增加产物的收率，提高产物质量；◆有利于实现管道化、连续化以及自动化操作，易于与各种分离手段联用。2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述2、固定化酶的缺点（三）固定化酶反应器的特点◆但由于固定化酶是通过反应而被结合在载体上，固定化过程中酶的活力难免有一定损失；◆而底物则要求是水溶性的，这样才能够接触酶而发生反应；◆也不适宜于需要辅助因子的反应。2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述（四）酶的固定化方法CovalentbondCrosslinkageIonicbondIn

5、vestmentMicrocapsule2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述１、吸附法(Adsorption)（四）酶的固定化方法◆吸附法有物理吸附、离子吸附及螯合或金属结合法。常用的载体如淀粉、谷蛋白等有机类载体，活性炭、多孔玻璃、硅胶等无机类载体，大孔型的合成树脂，陶瓷以及纤维素衍生物类。阴、阳离子交换剂◆◆pH，影响载体和酶的电荷变化,影响酶吸附；离子强度，一般认为盐阻止吸附；蛋白质浓度，蛋白质浓度增加，吸附量也增加，直至饱和；温度，蛋白质往往是随温度上升而减少吸附；吸附速度，

6、蛋白质在固体载体上的吸附速度要比小分子慢得多；载体，对于非多孔性载体，则颗粒越小吸附力越强。影响酶蛋白在载体上吸附程度的因素2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述（四）酶的固定化方法２、包埋法(Entrapment)包埋类型可有：网格型、微囊型及脂质体液膜型。包埋法是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。2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述３、共价键合法(Covalentbonds)（四）酶的固定化方法

7、交联法和肽键键合法氨基：赖氨酸的氨基和多肽链的末端氨基；羧基：天冬氨酸的羧基，谷氨酸的羧基和末端羧基；酚基：酪氨酸的酚环；巯基：半胱氨酸、蛋氨酸的巯基；羟基：丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的羟基；咪唑基：组氨酸的咪唑基；吲哚基：色氨酸的吲哚基。2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述SynthesisofIMERusingglutaraldehydemethod1.戊二醛法Ye,M.L.etal.Electrophoresis,2005,25:1319-1326常用的共价键合方法（四）酶的固定化

8、方法2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述（四）酶的固定化方法SynthesisoftheIMERusingDSCmethod2、二琥珀酰亚胺碳酸酯法(DSC)Rawale,S.,etal.J.Med.Chem.,2002,45:937-43Calleri,E.,etal.,J.Pharm.Biomed.Anal.,2003,32:715-24常用的共价键合方法2021/9/15第3章固定化酶催化应动力学>>概述（四）酶的固定化方法常用的共价键合方法3、