固定化脂肪酶的研究进展

1、固定化脂肪酶的研究进展 固定化脂肪酶的研究进展 摘 要： 将脂肪酶固定化，可以提高酶的专一性及稳定性等，使酶的性质更加稳定，且反响条件温和，副产物少，易于别离。本文综述了常用的固定化方法，包括物理吸附法、共价交联法和包埋法等，研究了不同的固定化方法对酶的性质的影响。 关键词： 脂肪酶 固定化 方法 脂肪酶是一类广泛用于催化甘油三酯水解的酶类。除了具有水解的功能外，它还可以催化醇解、酯化、酯交换等反响，但在实际使用过程中，游离脂肪酶存在易失活、催化反响不稳定、与产物别离困难或别离本钱高等缺点【1】，因此限制了脂肪酶的进一步应用，然而通过选择适宜的载体及固定化方法，将脂肪酶固定化，可以有效解决上述

2、问题。本文介绍了近几年不同学者研究脂肪酶固定化的方法和研究成果，以期为固定化脂肪酶的生产及应用提供参考。 1.固定化脂肪酶的方法 1.1吸附法 吸附法通过氢键、疏水键、电子亲和力等分子间作用力完成酶的固定【2】。吸附法具有工艺简单、酶剩余活力高、载体材料丰富的特点。 王冰【3】等以沙蒿多糖-壳聚糖复合磁性微球为载体，采用物理吸附法固定化脂肪酶，对固定化过程中对酶活力有影响的各种因素进行研究，同时对固定化酶的局部理化性质、最适IR、温度、酶的热稳定性和表观米氏常数等与游离酶做了比拟。确定固定化脂肪酶的最正确条件为每 0.1g 载体加 2%的酶溶液0.9 ml，固定8h，pH 8.4，温度为50。

3、 纵伟【4】等以磁性壳聚糖微球为载体，用物理吸附法固定化脂肪酶，对影响固定化的各种因素进行考察，确定固定化的最适宜条件为加酶量600 U/g，温度5 ，pH 7.0，固定时间 2h，固定化酶连续使用5 次，其相对酶活仍为使用前的57.8% ，具有较好的操作稳定性。 Liu等【5】采用吸附法将脂肪酶固定在经四乙氧基硅烷修饰的磁性纳米颗粒上，并用此催化橄榄油和甲醇制备生物柴油，发现在室温条件下，当水质量分数为10%、转速为200rpm、醇油比4：1时，反响12h后生物柴油的产率可达70%。 Kuo等【6】以磁性壳聚糖微球为载体，N-羟基琥珀酰亚胺和碳二亚胺为交联剂制备固定化脂肪酶，利用响应面优化法

4、对固定化条件进行优化，研究发现当固定化时间为2.14h，pH为6.37，酶与载体的质量比为0.73时。固定化脂肪酶脂的热稳定性、pH稳定性均比游离酶有所提高，重复使用20次后，仍然保持83%的初始酶活力。 程娟【7】以脂肪酶为原料，通过单因素试验对影响脂肪酶固定化的因素进行分析，并结合响应面方法确定最正确工艺条件为：硅烷化试剂添加量 0.35%，硅藻土与酶的质量比 3.5：1，温度 29 和时间 4.5h，固定后的脂肪酶活力为206.67 Ug-1。 1.2包埋法 酶的包埋是将脂肪酶捕获到聚合物内部空隙或微囊中的方法。 李刚锐【8】利用溶胶-凝胶法固定脂肪酶，选用TMOS、MTMS、ETMS和

5、PTMS 4 种硅烷试剂对黑曲霉脂肪酶进行了固定化研究。确定固定化的最正确配方为ETMS/TMOS = 51，水与硅烷试剂分子比为8；最适反响 pH为pH 4.0， 固定化脂肪酶最适反响温度为 60，较游离脂肪酶提高了 10；延长了固定化脂肪酶的使用寿命，提高了保存稳定性，使用12次后仍能够保存 71.7%活性。 虞凤慧等【9】以海藻酸钠和羧甲基纤维素钠为复合载体，研究包埋法固定化毕赤酵母高温碱性脂肪酶。通过单因素试验考察了不同因子对脂肪酶固定化的影响，确定包埋法固定化脂肪酶的最优条件为海藻酸钠含量1.0%、羧甲基纤维素钠含量0.25%、加酶量50 U/、CaCl2浓度0.4 mol/L，固定

6、化时间40 min。在此条件下，酶活回收率高达99.50%。 1.3共价键结合法 共价键结合法是先在载体上引进一个活泼基团，然后此活泼基团再与酶分子上的某一基团反响形成共价键的方法。 Xu 等10研究了将猪胰脂肪酶固定在氨基修饰的 SBA-15 上，结果说明氨基修饰的 SBA-15 固定化酶具有更好的化学稳定性和热稳定性，重复使用五次后酶活性仍到达初始时的 49.2%。 Hu等11在 SBA-15上分别修饰三种不同的基团，形成 COOH-IL-SBA、CH3-IL-SBA、NH2-IL-SBA 载体对洋葱假单胞菌脂肪酶的固定化进行研究。结果说明NH2-IL-SBA 固定化酶的水解活性最高，能到

7、达 SBA-15 固定化酶活性的12.39 倍。 Yang等12制备了羧基功能化离子液体修饰的 SBA-15，用来固定猪胰脂肪酶。结果显示，羧基功能化离子液体修饰的 SBA-15 对脂肪酶的固定化效率高达 95% 以上，远高于相同条件下的传统 SBA-15 的酶固定化效率。 1.4其他方法 黄磊13等研究了泡沫陶瓷的孔径分布和外表性质对脂肪酶固定化的影响。泡沫陶瓷用硅烷偶联剂对其进行外表改性处理后，成功地应用于脂肪酶的固定化。实验结果说明，泡沫陶瓷的纳米孔孔径分布非常适合脂肪酶的固定化，对固定化酶的催化效率有决定性影响。 曲伟光等14以氯乙酰化聚苯乙烯微球载体为大分子引发剂，以甲基丙烯酸缩水甘

8、油酯和亲水性丙舰胺为共聚接枝单体，以氯化亚铜及2，2-联吡啶为催化体系，采用原子转移自由基聚合法合成了具有柔性链的亲水梳状环氧载体PS-acyl-P，让此固定化酶催化对硝基苯酚棕榈酸酯的水解，连续进行7次间歇操作，仍保存初始活性的73.5%；于4保存60d，酶活剩余86.8%。经亲水梳状环氧体载体柔性固定化后，该脂肪酶对有机溶剂的耐受性也比拟好。 2.展望 以上综述了吸附法、包埋法、共价键结合法固定化脂肪酶研究的新进展。吸附法操作简单，载体种类丰富，但脂肪酶与载体的结合通过物理吸附，连接不紧密，容易脱落；包埋法一般不需要与酶蛋白的氨基酸残基进行结合反响，很少改变酶的高级结构， 酶活回收率较高，

9、可应用于许多酶、微生物和细胞器的固定化；共价键结合法与吸附法相比反响条件苛刻，操作复杂，会改变或破坏局部酶的活性中心，使活力回收率较低， 但是酶与载体结合较牢固，酶不易脱落，稳定性好。如何克服单独使用这些方法的缺点成为应用固定化酶的主要障碍。希望未来，随着固定化技术的研究，载体材料选择及改性方法的成熟，吸附法能够更好地与包埋法、化学法等结合开展固定化脂肪酶技术，让该项技术能够更好更方便地应用于各个领域。 参考文献： 【1】陈秀琳.脂肪酶固定化的研究概况J.海峡药学，2007，19：114-116. 【2】Yau J L，Noble J，Graham M，et al.Central admini

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