基于金属有机框架材料酶的固定化策略及其应用

金属有机骨架(MOFs)是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机无机杂化材料,由于其比表面积大和化学稳定性、可调控的孔隙以及多样性被越来越多地用于生物分子的装载尤其是酶的固定化领域.本文综述了近年来国内外制备MOFs以及MOFs基的复合材料固定化酶的制备方法、改进策略和应用,并对MOFs基...     

金属有机框架材料固定化酶的研究进展

酶催化由于具有特异性强、催化效率高和环境友好等优点,已被广泛应用于多种化学和生物转化过程。传统的固定化酶技术可以扩大生物酶在工业生产中的应用范围,但通常存在载体负载效率低、催化活性低及酶的构象易改变等问题。近年来,具有高比表面积、高孔隙率、高稳定性和功能多样的金属有机框架材料(MOFs)作为新型的酶固定化材料引起了研究人员的广泛兴趣,因为固定后的酶@MOFs复合物比游离酶具有更好的催化性、稳定性、选择性及可回收性。为了对此新兴领域进行系统化梳理,本文从基于MOFs的酶固定化方法、影响酶固定化效果的主要因素、MOFs在酶固定化中的应用以及MOFs的毒性等方面对MOFs固定化酶领域的最新研究进展进行了综述,并分析了MOFs固定化酶领域现存的问题和与未来的发展前景。     

固定化酶载体研究进展

固定化酶技术的应用提高了酶的稳定性和重复使用性,为酶在工业上的大规模运用提供了条件,其中载体是固定化酶技术的关键环节之一,已成为固定化酶技术目前研究的热点。介绍了介孔材料、纳米材料、磁性材料、天然高分子材料在固定化酶领域的的优缺点、研究现状及其应用情况,综述了载体材料固定化酶研究过程中的分析表征手段,包括形貌分析、结构分析、元素分析、比表面积和孔径分析,并提出了固定化酶载体今后的研究方向,为固定化酶载体进一步的研究和合理利用提供参考。     

固定化酶及双酶共反应

 <正> 葡萄糖异构酶(GI)将糖化酶(GA)的水解淀粉产物葡萄糖转化为果糖。这二种酶是生产高果糖浆(HFCS)不可缺少的酶。我们根据离子型载体可以改变固定化酶最适PH的道理,将GA固定在磺酸型聚苯乙烯载体上,其最适pH由4.6移到了6.8。将GI固定在季胺多羟基聚苯乙烯载体上,其PH-活力曲线变宽,在pH7.0的活力由48％提高到66％。本文首次创建了使两种酶的最适PH相向移动的双酶共反应体系。其意义在于更加广泛地利用固定化多酶体系的动力学优势。     

固定化酶及其应用研究进展

酶作为一种生物催化剂 ,一经发现就被人们广泛应用在酿造、食品、医药等领域。由于酶可以在常温、常压等温和的反应条件下高效地催化反应 ,一些难以进行的化学反应在酶的催化下能顺利地完成。酶的开发利用在2 0世纪得到了巨大的发展 ,但由于酶一般必需在温和的条件下才有催化作用 ,在实际运用中也就带来了很多问题 ,从而限制了酶制剂产品的使用和开发 ,固定化酶就是在这种情况下产生的。1　固定化酶简介1916年 Nelson和 Griffin最先发现了酶的固定化现象后 ,科学家就开始了固定化酶的研究工作。 196 9年日本一家制药公司第 1次将固定化的酰…     

纳米材料固定化酶的研究进展

近年来,纳米技术为酶固定化提供了多种纳米级材料,纳米材料固定化酶不仅具有高的酶负载量,而且具有良好的酶稳定性。本文基于纳米材料固定化酶,对纳米材料的种类进行了总结,分析了纳米材料对固定化酶性能的影响,并介绍了纳米级固定化方法及纳米材料固定化酶在生物转化、生物传感器、生物燃料电池等领域的应用。     

多孔纳米材料固定化酶研究进展

酶是一种天然生物催化剂,有催化效率高、底物选择性强和绿色环保等优点,但酶结构不稳定且重复利用率低,制约了其产业化应用。随着技术的发展,酶的固定化可以提高酶的活性和稳定性,为生物酶的工程化应用带来了新的机遇。多孔纳米材料具有比表面积大、孔隙率高、机械和化学性能稳定等特点和优异的成本效益,是理想的固定化酶载体。本文综述了近些年来金属有机框架、共价有机框架和多孔微球等纳米材料固定化酶的研究进展和应用,重点介绍了载体固定酶的方式,并总结了每种载体的特点,最后讨论了多孔纳米材料固定化酶面临的挑战和发展趋势。     

金属框架结构材料MOF-199对漆酶的固定化及其性质

以金属框架结构材料MOF-199为载体对漆酶进行固定化,并对固定化酶的性质进行初步研究。首先,以3-氨基丙基三乙氧基硅烷对载体MOF-199进行表面氨基化修饰,再用戊二醛对载体进行活化,最后对漆酶进行固定化。固定化条件优化结果表明:在漆酶质量浓度0.3 g/L,戊二醛用量1%(体积分数),pH 4.8下固定7 h,制得固定化酶活性最高。对固定化酶的研究发现:最适反应温度为40℃,最适pH为5.2,在连续操作7次后,固定化酶的活力仍能保持在51%。固定化漆酶热稳定性,pH耐受性,贮存稳定性均明显高于游离漆酶。     

“制备和应用固定化酶”的教学设计

学生以如何降低生产成本、提升产品品质为主题,讨论有关固定化酶的方法,通过实验证明方法的可行性,并在对实验结果的分析讨论中,完善解决问题的方案。     

家蚕遗传育种:从传统杂交到分子设计

蚕桑丝绸是我国人民的伟大发明,是中华民族的重要文化标识,我国也长期保持着世界产业中心的地位。家蚕早期遗传育种研究高度发达,形成了完善、科学的蚕种繁育和保存体系,但是也提前进入了育种技术的发展瓶颈,如传统遗传资源已被充分挖掘,品种同质化程度高等。进入21世纪以来,我国蚕桑丝绸产业面临着前所未有的巨大挑战。近年来,随着分子生物学、基因组学、转基因、基因组编辑技术的蓬勃发展及其快速应用,家蚕遗传育种迎来了良好的发展势头。本文综述了家蚕遗传育种的发展历程,尤其是转基因和基因组编辑技术在现代家蚕品种改良中的应用潜力和现状,展望和讨论了家蚕遗传育种未来研究和应用的重点。     

强化海藻酸钠凝胶制备固定化酶

为了确定生产帕拉金糖（异麦芽酮糖）的固化酶最佳条件,在固化材料和固化方法上进行多项试验。结果表明：使用添加剂强化海藻酸钙凝胶包埋整个细胞酶,固化效果最佳,固化酶的酶活为３０～６０ｕ／ｇ,蔗糖平均转化率８５％,最高转化率９５％,实验室中固化酶连续转化半衰期长达４５ｄ。     

高强度的固定化酶新载体

日本纪文食品化学公司利用海藻酸开发一种新的用于固定微生物、酶及动物细胞等的载体,能抵抗高温及电解物质,强度高,寿命长,可降低生物反应器制造产品的成本。新载体制造方法:利用钙离子使海藻     

壳聚糖固定化琼脂酶的研究

采用壳聚糖微球对琼脂酶进行固定化,在单因素实验的基础上用正交试验法确定最佳固定化工艺。结果表明:在戊二醛体积分数为2.5%,交联时间为6 h,加酶量为15 mL,固定时间为3 h时固定酶的活力最高;固定化酶的最适反应温度及最适pH分别为50℃和8.5,高于游离酶;同时其热稳定性及操作稳定性均高于游离酶。     

蒜氨酸酶的固定化及其酶学性质研究

为了提高蒜氨酸酶的稳定性并实现酶的反复利用,研究了影响蒜氨酸酶固定化的因素及固定化蒜氨酸酶的酶学性质。蒜氨酸酶的固定化以壳聚糖微球为载体,戊二醛为交联剂,固定化的最适条件为：戊二醛浓度4%,给酶量20.2U,交联时间2h。固定化蒜氨酸酶的最适pH值7.0,最适温度35℃,米氏常数Km 7.9 mmol/L,操作稳定性比较好,连续使用10次后酶活力损失低于10%。     

生物催化中的酶固定化研究进展

生物催化是指利用酶或者生物有机体(细胞、细胞器和组织等)作为催化剂进行化学转化的反应过程。酶催化在食品、化学和制药等不同领域的应用中发挥着重要作用,促进了绿色制造以及精细化学品,食品添加剂和药物的可持续生产。在工业化酶促反应中,酶的固定化有助于实现酶的回收或可重复使用并提高其稳定性。随着现代生物技术的不断发展以及学科间的相互渗透,相较于基于普适性思维设计的传统固定化酶策略,根据酶的特性以及应用需求研发的新型固定化方法,以及微/纳米结构等具有优秀比表面积材料的出现,都提供了高负载的固定化材料,并通过多功能的固定化方法有效提高了酶的固定化效率。作为现代合成化学中低碳经济的生产工具,酶提供的化学反应种类几乎可以涵盖所有传统有机合成中的反应策略,因其固定化形态更利于工业化生产,酶固定化技术备受关注。因此,本文对生物催化领域中酶的固定化策略和相关应用进展进行了总结。     

有机介质中的固定化酶反应

近年来非水介质中的酶催化反应正获得越来越多的研究和应用。使用有机介质替代传统的水溶液作为酶反应的介质,通常是为了增加疏水性底物或产物的溶解度,或者是为了促使水解反应逆向进行,以便利用水解酶催化合成一些非常有用的化合物。有机介质包括合少量有机助溶剂的均相水溶液系统、水／有机溶剂双相系统,以及含微量水的有机溶剂均相系统等几种类型[1],具体使用时要根据生物催化剂的性质、反应物的溶解性和反应器的型式等特点细加选择。尽管在有机溶剂中可直接使用酶粉作催化剂[k],但是效果并不太好。一方面天然酶在有机溶剂中容易变…     

多酶共固定化的研究进展

固定化酶技术是现代生物催化的核心技术。过去几十年里,固定化酶技术的研究主要集中在单酶固定化。近年来,多酶共固定化由于具有可增加反应的局部浓度、提高反应收率等优点而得到研究者的广泛关注。本文根据国内外研究现状并结合本实验研究从多酶非特异性共价共固定化、非特异性非共价共固定化、非共价包埋固定化以及位点特异性固定化四个方面阐述多酶固定化方法的研究进展,并分析和展望了其在工业上的应用前景。     

多孔整体柱固定化酶研究进展

高效固定化酶载体的构建对于提高酶催化的反应速率和效率以及延长酶的使用寿命至关重要。多孔整体柱具有大的贯穿孔道和良好的通透性,易于改性,化学稳定性高。作为固定化酶的载体,可以为底物和产物提供快速的对流传质性能,从而提高酶催化的速率和效率,在保持酶高效专一及温和的催化反应特性的同时,克服了游离酶的不足,具有贮存稳定性高、操作连续可控、易分离回收、可重复使用、工艺简便等一系列优点。本文中,笔者总结了多孔整体柱应用于固定化酶的研究进展,探讨了不同整体柱材料和固定化酶方法对酶催化反应性能的影响。     

固定化酶的空间取向控制策略

阐述了固定化酶的空间取向控制的方法和应用研究。