磁变性淀粉微球固定化酶技术

1、Ki所谓的的固定比是指利用比学或物理手，段将.离的陵定位于限缶玳窒间区域并 华It保持活性和对反要使用的 种堆本技术 在理论及实际应用匕时定化技术 克服了湘驾酶的F1务缺攻，但是囚定化博技术【前还存在固定效率低、成体的加 性、试本高、辂定性ZL卜能大规模生产等问JS.密费都限制了固定化础术的发展与应用H在用定在醺技木中,载与材料的始构和性与对魄的活性保持及应用强关小：要:-因此村固道化削载体的册究成为该皴域研究的热点.磁性微球固定化酶就是利用璃性微体作为载体进行醴的固定化.由于其具有环保、栖亟堑利川敦火好利降低生产成本等优加近心I里成为研究的焦加魁性淀粉微球冬类性能优曲的磁竟性淀耕它以淀粉类物

2、成为救值 M点 |-4或金满氧化物,或者在破而等I:共价吸附或聚合淀粉类物质形成的搭有破性的功 能刷卜了材料，-般由磁核和淀粉分子层构成耳目前在固定化酶中使用磁核以定 量为常JL啃磁性粒为晶体直卷小FMnEH札则具有为嘱疆性。磁性淀痈球的直 径 股在微卷堀或纳米级，因此乱具仃也顺醯性卜也外加尴场的作用卜-快速分此 容励被磁力控制、拒向、定位移沏和测定，此外，还具仃麦州施何.体枳致应.瓦 于尺寸效应和功能基特性等姑米材料微粒子的特性，谴过磁性淀粉微球表面的高分 于壳岛可在其表面可引入一些功能基团（如9H, OOHh 等）通过这些基团可 将陶修饷磁性微粒表面.作为种新的固定化麟我体枇料.用磁性变性

3、淀粉微球作为尚足化魄偷我林 e、材料形源广、剧备方便、成本较低、操作筒便、诃生物降解、从反应体系中 易分离和回收、利川外部值场可以控割撤史性淀粉村并同定化酸的迫的亦式椰方向. 捋代传统的机械搅拌方参;提简固定化酶的催化效率等渚多忧点而且柄/1仃i=i好 的生物根容性,因此其顾定化生领域展现了广嚓应用前景i.iLJM1.；i.iLJM1.；俱变性淀眼球的制程根抓不同的应用方式.馄变性淀粉徽球有三种结构形式,即由金属戏金郴义化 物组备核，淀粉会子材料纽成壳层：或者将淀粉材料作为核,磁性材料作为壳层S 除此之外.也可以做成火心结构，即外叔、内层为淀粉分子材料，中间层为磁性材 料H中第 种妍究得蛆暮

4、浴分尴性微球的制第方法仃很芸，目而禳至式姑;拘 的磁性微球的制羞#法主要肖包埋法、甲体聚泠法,共沉淀法、原位法竹：.包埋地是色用机械搅打、超声分散等方最使碱性粒均句分散F淀粉溶液中. 通位雾化、紫艇、沉淀、蒸发等手段使淀粉材斡包埋雄性粒子-磁性粒子表面与亲 水性淀构分rzii存褪定的亲和力、所以监把磁性航f浸泡这雌亲水分子的溶 液中再经过乳化等处理 过程，就可U在磁性肉子表面形成淀粉分芷层“为了增 加徽球的稳定性，可川交联剖交眯诲分子壳层御谜行稽定化处理。利用包理包黑法的磁性微球，方法简单川包到的粒子料役分布利,缴肆利貌不 易般制.另外,徽球中常含有眺化剂，沉淀利等 因而在免痍壕断等辘域会受

5、到很大的限制:同时由于槌性材料-般为亲水性颗料.所以包埋的小分-般也要 为亲水性分仁 由朋很雄将础件微粒完全包牌，这在-窟程度.上最-步限制了包埋 法的应用“1 一 2体聚含法i单怵聚A法是壬磴性粒子和仇体存在加入引发刑、柩定剂等进行襄耆反应， 符到内部包有磁性微粒的高分子僦球.上要仃悬浮聚4、竹散聚合、缸液聚合,帽 射聚合等单体聚合方法，单-体聚合法的优点在-可以硼保单体的聚合反应在域性粒 广&将顺利进行，.由f磁性粒子是港水性的-所以案水性费枷淀粉容曲在础性粒 产额I进行聚合/而对于亲油廿中州如聚乙埔等】聚存反应雄以在磁性徵粒表KWi 因此要对磁性微粒避行预症理或适当改变有机体的组成单体聚

6、合法制备的磁性微 壕粒径较大口固救堡小。II前研究敦多的是乳液聚合法和分散聚合法。Noguthi等用乳液聚合法制备了磁性高分子槌球。邱广明等报道了磁性聚革乙烯 微球的合成，得到了艳定性好，单样散的磁性微球-13儿沉旌法：丈混淀法是金属离r ?j 城性条件f七高分产共沉淀，步反应生成磁ri-：咨分r 漩球的方.法:SFe+Fe+SOH今Fe)/4月0耳共沉淀法制备方-法简爪，制得的磁性微球粒径小,比表面积大.但只适用于表 面含有特氾财能基团的聚合物，且由于磁性无机粒子在聚合物微球的表面推生沉枳, 所以J&终制备出夜性淀粉或名袖皿合僦球的应何不光滑，火小不均匀，礁响尚性较 为,同时也限制r磁性发合

7、微球的应川nL4蟒位台成法：原合成法是淀粉分f材冏分遂I.IMW性京H.1QH、.QDOH$ fE无嘏条V F 暇陶匕析铁离了侦点+然后滴入双黑水可把二切铁腐7()氧化成F电6或际心4磁 性粒f*从Iflj制备得燮性捉扮既性微球.取位法合或的淀粉峻性微球的枕径和粒役 分布坝决聚台物微球本身.因此磁性淀粉成专精微球只仃场好的叫分散性，备徵 博的磁含虽相同，在磁场下具有一玫的磁响向性*VWiEa等利川原位聚合法钢得睇顾磴环氧氯丙烷交联淀粉粒子*并对其由皆景、 蹴力及颗粒形貌避汀&征：期嘉3砒粒用原位试制畚出r磁变性淀粉戒球，计开 发糅剂商品化的产品Dy曲?物&该花品审成功成朋于徽生物学、分子生物学

8、.、免 及学等渚莎触域，2一皴变件涟力微球固定化萌樗统的同定化疏的救体有硅、活性卖.多孔玻璃球，硅箱土和离子交挽树脂等 但由于这些嶷体成界面小、传质阻为大等因素固定化醇的座用散果受到定限 制.变性淀粉JK性微球作泌的载体在功能基特性一、表面爨应和体积效成，机械刚 性和稳定性、粟更使用性.破府喝性等方面部具有很洛忧点破性慨球国定化醉呈将潇固的的催化活动完全或基木匕限布配足空间范I廿内 的过程，基本原理为=将核磁性微球直搂放入含有一定量酶的混合溶液中，使酶与 微球表面活性基团充分交职固定化反岬束后利川外部礴岫其进苟分离,然 后Pi进行纯化，其方黠可行为吸附法.交麟、共酮合法、埋法等-逾过H键、电r

9、-亲和力忤把酬幌 在尘性淀粉楼性微球表I h I的方法秘为物出吸 附法n该法豺牛温和，前的构象变化校小或瘗本不斐，因此对酸的催化活-性冽朴 但帆以离子键、筑键、偶极锤及疏水但诡附在载体上.利我体之a潺力弱在不 埴pH、高就液度.拒湍等条件下，所易从栽体脱落并污染催化反应产物等，LN空旺/：LN空旺/：交联法是用取官能试剂或务竹能团试剂!撤胡的觥法酸残交联吏用分 和官能团之间形成共价谗，制舟 :向的交联网状结礼除了酶分子之间发生交联外 还存在 定的分子由变厩”常用的死底剂有戊二憾、双戛掀联革胺-L L 掘酸利坏 觐氤丙烷等*其中/用最广泛的是戊二醪，戊二醛分子内的醛基可与酶置白的游离 氨基反应,

10、形现席夫城而使曲分子壳联。用空联法制舔的固定化的结合率固，可氏 时间使用。帜是空联.反应较激烈痢活珂能眼失较大u实际上交眠法径仔与队他固 定化方法联舍使用作为叫它固定化方让的辅助手段.这种果川两种或罢种方谈避 IM定化的技札簌为丑重或务同怵定化.，用此法制备的固定化防沽性鬲，珥械强 度好.尸f 2.3共仰合法：北价结合法是利用阳顷上的I必霜任团七我体反应，形成共价料i含倘冏 定化酣的为法祢为共价结合法n这时酶与我体结台非常牢固，不雄发生酶的脱落.有艮好的橇定性利可重复使用性.有利于保持静的活性，而口磁响应性也较强，但 我体的活化操作比按M朵.2.4包埋法：包埋江是解在载体中蹬生橐音、爵淀，JF

11、被物理包埋F包聚物网格内的方谖. f 反应条件温和，时酶自身的结构改变很少，因此酶活性损失较小同殂化效率 技商0得到的磁伽定化很容易从反应混合物中问收.注斗没有信的活柱.损失。壬祥种倔性槌球固定化解的陶佣由，磁性一微球具有高分子微粒子的特怕叮以对布走俑避彳J化学修帅从而把宰 其梨iff侈轲具有与生物活性物成反成的特殊功能基I扎醪分子可通过物M咽附、交 联、共价偶合等方式固定杵破性淀粉储球曩面m磁件微球固述化酿有以F优点： M）有利于固定化曲的分离和回收.操柞简甲-易行；对于双随反应体系，当利麻的失活技怏用磁性材料来固裁另种博.回收 后可反复使用.降低成本；G）利用外部磁场控制固逐化酸的运动方式

12、和方向，提高的的催化效率； 但）改海静的生物相容性、鬼痘活性一，亲嘘水件、提高-输的总定性“主诞呷球固定化甜在化4产e的应用:砥,微球固定化酶可催化多种化学反应,在化工扯程中具有扇若的优点,可以提 肉新应逸样性及页宴利用率 倜如，Bai等以超晰磁性题粒际外作为域体，经碳二亚 应活化共价结合临肪酶CRL,并研究此固定化临肪酶催化曲化拆分外消施薄荷醇的反 闻 实验证实固定化脂肪酶具有较高的对映逸探性和良好的重复利用性。并且在皮 革的生产过程中采用磁性困定化两技术，在荷姓理达到顶期目的之后.可以将苴中 的所完全回收，这样不仅提高了经济效益.而且有利于皮革产品质最的控制.jf 3.2磁性微球固定化酶在

13、食品工业上的应用由于固定化酶具有较好的稳定性， 磁性微球固定化酶技术在食品、发酵工业、淀粉糖工业和乳制品工业方面具有好 的应用前景。例如，Qiu等采用粒径为0.08-0.8四m的Fe3O4/P(St-MA微球为载体， 用共价偶联法固定a-淀粉酶，并用其催化淀粉转化为葡萄糖，研究结果表明，固 定化淀粉酶的总活力达113800U，最高固载量为44.3mg/g，活性回收率为 47.2%，与游离酶相比该固定化酶具有较高的稳定性。3.3磁性微球固定化酶在环 保方面上的应用：随环境污染的日趋严重及其治理的日益迫切，磁性微球固定化 酶在环境科学领域也将具有重要用途。Arica等对Fe3O4/P(MMA微球固

14、定化葡萄 糖淀粉酶处理淀粉废水和造纸废水的催化处理效果进行了研究，探讨了反应时间 和酶活力对反应的影响，结果显示固定化酶处理废水具有较大的优越性。4.前景展望用磁性微球作为固定化酶载体是固定化载体材料发展的必然趋势。作为一种新型载体，磁性高分子微球具有良好的应用前景，它受到了各国学者的 高度重视，得到了广泛的研究。由于目前应用于固定化酶载体的材料各有优缺 点，如天然高分子材料作为载体材料时具有无毒性、传质性能好等优点，但材料 强度较低；合成有机高分子材料在作为载体材料时具有很强的灵活性，但传质性 能较差；无机材料稳定性好、机械强度高、成本低，但用于固定化酶时，固定化 率均比较低。与这些固定化材料相比，磁性微球具有在分离上的巨大优势，易回 收、操作简便、成本较低，从经济效益方面来讲，磁性微球载体是工业化生产的 最优选择。但是，对于磁性微球固定化酶的研究，现在仍处于起步阶段，对磁性微球固定 化酶的基础理论研究仍略显不足。如磁性