漆酶的固定化及其在生物传感器方面的应用

漆酶是一类含铜的多酚氧化酶,它能够催化许多酚类和非酚类物质的氧化.固定化漆酶能改善漆酶的稳定性,实现酶制剂的重复连续使用,具有重要意义.该文综述了漆酶固定化的各种方法,阐述了漆酶相关活性、机械性能和功能等内容,并对漆酶固定化在生物传感器方面的应用作了介绍.     

过氧化氢酶对固定化葡萄糖氧化酶稳定性的影响

本文通过重氮盐共价键合法把葡萄糖氧化酶接到交联琼脂糖上制备固定化酶。为了提高固定化酶的使用稳定性,把过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶同时接到载体上,并研究了这两种酶在不同比例时对固定化葡萄糖氧化酶活力和稳定性的影响,随着加入过氧化氢酶量的增加,固定化葡萄糖氧化酶稳定性显著增加。所制得的固定化葡萄精氧化酶-过氧化氢酶在25℃下连续使用36h,活力几乎不变,失活半衰期可达1155h。     

壳聚糖固定化真菌漆酶及其用于处理酚类污染物的研究

Trametessp. AH282在液体培养条件下经邻甲苯胺诱导能有效合成漆酶同工酶A。以壳聚糖为载体,戊二醛为交联剂进行了漆酶A的固定化研究,确定酶固定化适宜条件为：0.1g壳聚糖与15 mL 5%戊二醛交联8 h后,加入30.0U酶固定12h。在此条件下获得的固定化漆酶催化能力为176.4U/g载体,酶活回收率58.5%。与游离酶相比,固定化漆酶与作用底物愈创木酚的亲和力降低,但固定化酶的稳定性有明显改善。固定化漆酶的最适温度为55℃,比游离酶提高5℃;70℃条件下保温8 h,固定化酶保留酶活56.5%,而在相同条件下游离酶酶活明显下降。使用固定化漆酶反应装置进行酚类化合物转化实验,连续进行12批次操作,固定化酶酶活仍保持60%以上,漆酶使用效率明显提高。     

酶的定向固定化方法及其对酶生物活性的影响

固定化酶可以提高酶的稳定性,但通常酶通过酶分子上的多个赖氨酸残基随意固定在载体上,这样会使酶的活性显著下降,采用定向固定化酶不仅可以提高酶的稳定性,而且可以保存它的活性。综述了定向固定化酶的几种方法,比较了定向固定化和随意固定化对酶活性的影响。另外,还叙述了酶的活性位点结构变化的自旋共振波谱(EPR)检测。     

M.natoriense TNJL143-2菌的D-氨基酰化酶的固定化研究

D-氨基酰化酶可用于D-氨基酸的生产,本研究利用来源于Microbacterium natoriense TNJL143-2的D-氨基酰化酶,分别通过琼脂糖包埋、介孔二氧化硅MCM-41和SBA-15吸附,制备了三种固定化酶,并对三种固定化酶的固定化条件、酶学性质、活性保持时间、重复使用次数、米氏常数等参数进行了研究。结果表明,MCM-41载体固定化酶的蛋白固定率为91.6%,SBA-15载体固定化酶的蛋白固定率为88.0%,琼脂糖包埋法蛋白固定率为79.5%。MCM-41、SBA-15以及琼脂糖三种载体固定化酶最适反应pH均为7.0,最适反应温度范围均为37℃。在固定化酶的活性保持时间以及重复利用活性方面,SBA-15固定化酶同样优于其他两种固定化酶。以D型苯丙氨酸(D-Phe)为底物时,琼脂糖包埋固定化酶的Km为28.8 mol/L,SBA-15固定化酶的Km为25.9 mol/L,MCM-41固定化酶的Km为25.0 mol/L。同时本文还探索了三种固定化酶的pH使用范围及酸碱稳定性、温度使用范围及热稳定性,结果显示,SBA-15作为固定化载体均表现出较广的适用范围及较高的稳定性。在不同条件的反应体系中,SBA-15固定化酶的蛋白损失率始终小于其他两种固定化酶。     

聚乙二醇二缩水甘油醚交联氨基载体LX-1000EA固定化脂肪酶 *

聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)作为双功能环氧试剂,在实验中被用于交联氨基载体LX-1000EA共价固定化海洋脂肪酶,经过处理后的载体共价固定化脂肪酶具有良好的效果。实验经过单因素初筛和正交试验,得到最佳的交联及固定化条件为0.75%交联剂浓度、交联温度35℃、交联时间3h、载体量1.25g、pH9.0、固定化温度55℃、固定化时间1h。对LX-1000EA-PEGDGE固定化酶与游离酶、戊二醛(GA)交联LX-1000HA-GA的固定化酶进行酶学性质的比较,发现LX-1000EA- PEGDGE固定化酶较游离酶最适反应温度未改变,与LX-1000HA-GA相同的是最适反应pH都由7.0提高为8.0。在最适条件中所测LX-1000EA-PEGDGE酶活达到78.84U/g,固定化改变了游离酶的酸碱耐受性,热稳定性和操作稳定性较游离酶和LX-1000HA-GA固定化酶均有提高。LX-1000EA-PEGDGE的热稳定表现优异,在60℃孵育3h后保留90%酶活;使用5次后仍能残余50%酶活;保存30天酶活仍保留60%。首次使用新型双环氧交联剂PEGDGE交联有机氨基载体共价结合固定化脂肪酶,为更有效的固定化方法提供了技术支持,同时也发现交联剂对固定化酶的性质存在较大影响。     

用固定化5′-磷酸二酯酶工业生产5′-核苷酸

自从固定化氨基酰化酶在日本获得工业应用以来,已引起各国广泛注意,至今已有近10个固定化酶在一些先进国家投入工业使用。我们自1970年开展固定化酶研究以来,已将我     

聚乙二醇二缩水甘油醚交联氨基载体LX-1000EA固定化脂肪酶

聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)作为双功能环氧试剂,在实验中被用于交联氨基载体LX-1000EA共价固定化海洋脂肪酶,经过处理后的载体共价固定化脂肪酶具有良好的效果。实验经过单因素初筛和正交试验,得到最佳的交联及固定化条件为0. 75%交联剂浓度、交联温度35℃、交联时间3h、载体量1. 25g、pH9. 0、固定化温度55℃、固定化时间1h。对LX-1000EAPEGDGE固定化酶与游离酶、戊二醛(GA)交联LX-1000HA-GA的固定化酶进行酶学性质的比较,发现LX-1000EA-PEGDGE固定化酶较游离酶最适反应温度未改变,与LX-1000HA-GA相同的是最适反应pH都由7. 0提高为8. 0。在最适条件中所测LX-1000EA-PEGDGE酶活达到78. 84U/g,固定化改变了游离酶的酸碱耐受性,热稳定性和操作稳定性较游离酶和LX-1000HA-GA固定化酶均有提高。LX-1000EA-PEGDGE的热稳定表现优异,在60℃孵育3h后保留90%酶活;使用5次后仍能残余50%酶活;保存30天酶活仍保留60%。首次使用新型双环氧交联剂PEGDGE交联有机氨基载体共价结合固定化脂肪酶,为更有效的固定化方法提供了技术支持,同时也发现交联剂对固定化酶的性质存在较大影响。     

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%。     

光交联聚氨酯作载体的固定化细胞产生a-淀粉酶的研究

将可光交联的聚氨酯预聚物与枯草杆菌细胞悬浮液混匀后经紫外光照射交联,制得固定化细胞,用于产生a-淀粉酶。探讨了交联和固定化条件对裁体结构和固定化细胞产酶性能的影响,研究了这种固定化细胞的使用特性。结果表明:光交联聚氨酯能有效地固定枯草杆菌细胞,进行正常增殖和产酶,改变交联和固定化条件能调节载体的孔容、孔径和比表面,从而调节固定化细胞的产酶性能和其它使用特性;枯草杆菌经光交联聚氮酯载体固定化后对温度和pH的适应性提高,在同样条件下,这种固定化细胞的产酶能力比游离细胞提高约30％,亦高于用k-角叉菜胶作载体的固定化细胞．     

环氧交联剂和氨基载体固定化海洋假丝酵母脂肪酶*

游离酶经过固定化后,稳定性和环境耐受性得到提高,在食品、医药、化工、环境和皮革等领域可以很好的提高酶的利用率并降低生产成本,具有极大的应用潜力。新型交联剂在固定化酶工艺的应用极大推进了固定化酶研究的深入。借助新型交联剂聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE),利用氨基载体LX-1000HA固定化海洋假丝酵母脂肪酶,结合单因素和正交试验优化得到交联及固定化条件为:交联温度30℃,交联2h,交联剂浓度0.75%,pH7.0,加酶量800U,载体量0.5g,固定化2h,固定化温度45℃。根据上述最佳固定化工艺,制备得到固定化酶LX-1000HA-PEGDGE-CRL在最适条件下测得酶活达到160.81U/g,约为此前制备的固定化酶LX-1000HA-GA-CRL(由LX-1000HA和戊二醛交联脂肪酶得到)和LX-1000EA-PEGDGE-CRL(由短链氨基载体LX-1000EA和PEGDGE交联脂肪酶得到)酶活的2倍,发现固定化酶LX-1000HA-PEGDGE-CRL的最适反应温度相比于游离酶提高15℃;在70℃的环境中3h后酶活仍存留70%;循环使用6次后残留65%左右的酶活;酸碱耐受性和储存稳定性也表现良好,4℃保存30天后剩余约70%的初始酶活。同时,将制备的固定化酶LX-1000HA-PEGDGE-CRL与游离酶、固定化酶LX-1000HA-GA-CRL、固定化酶LX-1000EA-PEGDGE-CRL进行了比较,发现固定化酶LX-1000HA-PEGDGE-CRL在温度耐受性和重复使用性等方面具有更好的使用效果。     

酶法提取玉米胚中总黄酮的研究

尝试使用α-淀粉酶进行糖苷转移提取玉米中总黄酮,同时对α-淀粉酶的固定化进行研究。对α-淀粉酶固定化的研究表明:以壳聚糖为载体,用体积分数4%戊二醛进行交联,加酶量为3 g.L-1条件下可以获得最佳的固定化效果;与游离酶相比,其最适作用温度范围、pH值范围均比游离酶范围宽;固定化酶的热稳定性优于游离酶,且具有良好的操作稳定性。本试验使用游离酶法、固定化酶法提取玉米中总黄酮,得率分别为2.82%、2.46%。     

固定化酶:从策略到材料设计

酶是一种高效、高选择性、催化条件温和的绿色催化剂,在生物催化、生物传感、生物分离等领域具有广泛的应用价值。然而,游离酶的操作稳定性差、回收和再利用困难等缺点限制了其进一步应用。固定化酶技术应运而生,它的出现和发展为解决酶的工业化应用提供了优良的解决方案。本文中,笔者主要从酶的固定化方法、固定化酶的载体和固定化酶的应用这三方面详细介绍近几年固定化酶的研究现状,结合笔者所在课题组和国内外同行近年来的最新研究进展,重点总结了具有结构可调、孔隙率高、结晶度良好的金属-有机框架材料(MOFs)和共价有机框架材料(COFs)作为新型载体在固定化酶方面的研究进展。     

辅酶A的固定化

在酶的结构与功能的研究中,辅酶占据着重要地位。固定化酶技术的发展促使人们对辅酶的固定化进行研究。辅酶A(CoA)是一种重要的生物活性小分子,它参与了大约80种酶的催化反应。将CoA固定化并对其性质进行研究,有助于阐明需CoA的酶的生物功能及微环境对它们的影响。固定化CoA还可以用来分离纯化CoA结合蛋白,并进一步以固定化CoA结合蛋白分离纯化CoA。本文报道我们用对氨基苯(?)乙基交联琼脂(ABSE-交联琼脂)固定化CoA时各种条件的选择。     

固定化蔗糖酶的初步研究

固定化酶的研究是酶学工程学发展的需要,用完整细胞制备固定化酶用于工业生产已显示出极大的应用潜力,并已有综合文献报导。完整细胞固定化酶可免去酶分离纯化等复杂过程。酶在细胞内维持天然状态,稳定性增加,有利于连续发酵,便于迅速分离提取产物,提高产品质量。因此,已在国外广泛使用。由于卡氏酵母(Saccharamyes Carlsbergensis)的蔗糖酶含量高,具有工业上生产转化的重要性,国外固定化蔗糖酶已用于食品工业。一般固定化细胞用聚丙烯胺凝胶包埋,由于对食品可能有毒,不宜应用。本文报导了用海藻酸钙、琼脂、明胶三种无毒天然凝胶包埋卡氏酵母,制备固定化蔗糖(?)的方法,测定并比较三种固定化蔗糖酶的酶活性,相对比活性、转化率。并     

戊二醛交联法制备壳聚糖固定化酶的改进研究

壳聚糖是由是虾、蟹壳蛋白中提取的一种氨基多糖（２氨基１,４-β葡聚糖）,呈网状结构,由于其来源丰富,制备简单,化学性质稳定,耐热和具有良好的机械性能,是固定化酶的良好载体,在医药及工业上有着广阔的应用前景^[1].为此探索酶固定化方法,提高酶利用率,活性回收率,提高稳定性和使用周期是固定化酶研究的重要课题。戊二醛交联法是制备固定化酶常用的方法,为防止戊二醛直接和载体分子中氨基间可能会发生的交联反应,本文采用醛基保护改进戊二醛交联法制备了壳聚糖固定化酶,并对其酶利用率,活性回收率进行了观察和比较。     

固定化内切型肝素酶的研究

将提纯的一种内切型肝素酶固定于聚酯载体上 ,固定化效率达 78 8%。酶活力在pH为 7 5左右时表现最高 ,并且在此条件下固定化酶的稳定性最好。最适反应温度为 4 0℃。热稳定性试验表明 ,固定化酶的稳定性较差。固定化酶的使用半衰期比游离酶延长 4 4倍。固定化酶催化肝素底物反应的Km 值约为 95 4 μmol L而游离酶的Km 值约为 71 2 μmol L。固定化酶可以同时作用于肝素和硫酸乙酰肝素 ,而对硫酸软骨素没有催化能力。肝素经降解后 ,产生一定量的非硫酸化或低硫酸化的二糖和不同聚合度的寡糖混合物。     

游离及固定化果糖基转移酶部分酶学性质的比较研究

 从诱变、筛选的米曲霉GX0 0 10菌株所产生的果糖基转移酶 ,经过纯化和固定化操作分别制备游离酶和固定化酶 ,对两者的酶学性质进行了比较研究 .结果表明 ,两者在蔗糖转化为蔗果低聚糖的酶促反应中 ,最适pH为 5 5,在pH5 0～ 7 5之间酶活性相对稳定 .游离酶和固定化酶的适宜温度范围分别是 4 5～ 52℃和 4 0～ 55℃ .在 55℃保温 60min ,酶活性保存率分别是 61 6%和 87 5% .固定化酶的热稳定性提高 .0 1mmol LHg2 +和 1mmol LAg+能完全抑制游离酶的活性 ,但只能部分抑制固定化酶的活性 ,1mmol L的Ti2 +能完全抑制两者的活性 .以蔗糖为底物时 ,游离酶的米氏常数Km=2 15mmol L ,而固定化酶Km =386mmol L .游离酶只能使用一次 ,固定化酶反复使用 54次后 ,剩余活力为 55 2 % .用 55% (W V)蔗糖溶液与固定化酶在pH5 0 ,4 6℃下作用 12h ,可获得61 5% (总低聚糖 总糖 )产物 ,其中蔗果五糖含量达到 7 2 % .     

葡萄糖氧化酶的有机相共价固定化

将葡萄糖氧化酶(GOD)在最适pH条件下冻干后,以戊二醛活化的壳聚糖为载体,分别在传统水相和1,4-二氧六环、乙醚、乙醇三种不同的有机相中进行共价固定化。通过比较水相固定化酶和有机相固定化酶的酶比活力、酶学性质及酶动力学参数,考察酶在有机相中的刚性特质对酶在共价固定化过程中保持酶活力的影响。结果表明,戊二醛浓度为0.1%、加酶量为80 mg/1 g载体、含水1.6%的1,4-二氧六环有机相固定化GOD与水相共价固定化GOD相比,酶比活力提高2.9倍,有效酶活回收率提高3倍;在连续使用7次后,1,4-二氧六环有机相固定化GOD的酶活力仍为相应水相固定化酶的3倍。在酶动力学参数方面,不论是表观米氏常数,最大反应速度还是转换数,1,4-二氧六环有机相固定化的GOD(Kmapp=5.63 mmol/L,Vmax=1.70μmol/(min.mgGOD),Kcat=0.304 s-1)都优于水相共价固定化GOD(Kmapp=7.33 mmol/L,Vmax=1.02μmol/(min.mg GOD),Kcat=0.221 s-1)。因此,相比于传统水相,GOD在合适的有机相中进行共价固定化可以获得具有更高酶活力和更优催化性质的固定化酶。该发现可能为酶蛋白在共价固定化时因构象改变而丢失生物活性的问题提供解决途径。     

氨基树脂固定化L-苏氨酸醛缩酶及其应用*

L-苏氨酸醛缩酶(L-Threonine aldolase,L-TA)可以催化甘氨酸和醛合成β-羟基-α-氨基酸。β-羟基-α-氨基酸具有两个手性中心,是多种手性药物的中间体。但是,游离的L-TA难以重复利用,分离纯化困难,严重阻碍了工业化应用。固定化技术可以有效解决这些问题。利用氨基树脂NAA固定化来源于Bacillus nealsonii的L-苏氨酸醛缩酶,采用戊二醛作为交联剂,经过条件优化确定最佳固定化条件为:加酶量13 U、载体量0.6 g、0.4%(V/V)戊二醛、活化时间2 h、pH 8.5、35℃、固定化5 h。在此条件下,固定化酶酶活回收率为85.7%。在30℃下半衰期可达59天,为游离酶的6.5倍。将其应用于合成L-syn-对甲砜基苯丝氨酸,使用460 h后,残余酶活为79.4%。进一步开发了载体再利用策略,将失活固定化酶表面的氨基用戊二醛活化后,再与新的游离酶进行固定化,实现载体的再利用。利用该方法载体可重复利用两次,制备的固定化酶仍能使用460 h。该方法大大降低了固定化成本,为固定化L-TA的工业化应用打下坚实的基础。