福建农林大学：《食品酶学》课程教学课件（PPT讲稿）第四章 固定化酶和固定化细胞

第4章 固定化酶和固定化细胞 主要内容： 4.4 固定化活细胞 4.5 酶催化反应器及其类型

第4章 固定化酶和固定化细胞 主要内容： 4.4 固定化活细胞 4.5 酶催化反应器及其类型

第4章 固定化酶和固定化细胞 （2学时） 主要内容： 4.1 固定化酶的定义与优点 4.2 酶固定化技术发展史 4.3 固定化酶的制备方法 4.4 固定化酶的特性 4.5 固定化活细胞 4.6 酶催化反应器及其类型

第4章 固定化酶和固定化细胞 （2学时） 主要内容： 4.1 固定化酶的定义与优点 4.2 酶固定化技术发展史 4.3 固定化酶的制备方法 4.4 固定化酶的特性 4.5 固定化活细胞 4.6 酶催化反应器及其类型

❑ 本章主要介绍了固定化技术的发展史、酶和细胞的固定化 方法以及酶经固定化后性质的变化，从动力学方面分析了 固定化后酶特性变化的原因，并简要介绍了酶反应器的结 构特点

❑ 本章主要介绍了固定化技术的发展史、酶和细胞的固定化 方法以及酶经固定化后性质的变化，从动力学方面分析了 固定化后酶特性变化的原因，并简要介绍了酶反应器的结 构特点

❑ 固定化酶、固定化细胞是一种在空间运动上受到完全约束 或局部约束的酶、细胞。近代工业化利用始于1969年固定 化氨基酰化酶的应用。利用固定化技术，解决了酶应用过 程中的很多问题，为酶的应用开辟了新的前景。如可使所 使用的酶、细胞能反复使用，使产物分离提取容易，并在 生产工艺上可以实现连续化和自动化，故在20世纪70年代 后得到迅速发展 。其新的功能和新的应用正在迅速不断地 扩展，是一项研究领域宽广、应用前景极为引人瞩目的新 研究领域和新技术

❑ 固定化酶、固定化细胞是一种在空间运动上受到完全约束 或局部约束的酶、细胞。近代工业化利用始于1969年固定 化氨基酰化酶的应用。利用固定化技术，解决了酶应用过 程中的很多问题，为酶的应用开辟了新的前景。如可使所 使用的酶、细胞能反复使用，使产物分离提取容易，并在 生产工艺上可以实现连续化和自动化，故在20世纪70年代 后得到迅速发展 。其新的功能和新的应用正在迅速不断地 扩展，是一项研究领域宽广、应用前景极为引人瞩目的新 研究领域和新技术

4.1 固定化酶的定义与优点 ❑ 所谓固定化酶(immobilized enzyme)，是指在一定的空间范 围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶

4.1 固定化酶的定义与优点 ❑ 所谓固定化酶(immobilized enzyme)，是指在一定的空间范 围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶

固定化酶的优点： （1）同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用； （2）固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同 时也省去了热处理使酶失活的步骤； （3）稳定性显著提高； （4）可长期使用，并可预测衰变的速度； （5）提供了研究酶动力学的良好模型

固定化酶的优点： （1）同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用； （2）固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同 时也省去了热处理使酶失活的步骤； （3）稳定性显著提高； （4）可长期使用，并可预测衰变的速度； （5）提供了研究酶动力学的良好模型

4.2 酶固定化技术发展史 ❑ 酶作为一种生物催化剂，因其催化作用具有高度专一性、 催化条件温和、无污染等特点，广泛应用于食品加工、医 药和精细化工等行业。但在使用过程中，人们也注意到酶 的一些不足之处，如酶稳定性差、不能重复使用，并且反 应后混入产品，纯化困难，使其难以在工业中更为广泛的 应用。为适应工业化生产的需要，人们模仿人体酶的作用 方式，通过固定化技术对酶加以固定改造，来克服游离酶 在使用过程中的一些缺陷

4.2 酶固定化技术发展史 ❑ 酶作为一种生物催化剂，因其催化作用具有高度专一性、 催化条件温和、无污染等特点，广泛应用于食品加工、医 药和精细化工等行业。但在使用过程中，人们也注意到酶 的一些不足之处，如酶稳定性差、不能重复使用，并且反 应后混入产品，纯化困难，使其难以在工业中更为广泛的 应用。为适应工业化生产的需要，人们模仿人体酶的作用 方式，通过固定化技术对酶加以固定改造，来克服游离酶 在使用过程中的一些缺陷

❑ 将酶固定化以后，既保持了酶的催化特性，又克服了游离 酶的不足之处，使其具有一般化学催化剂能回收反复使用 的优点，并在生产工艺上可以实现连续化和自动化。事实 上，早在1916年，Nelson和Griffin就用吸附的方法实现了 酶的固定化，他们将蔗糖酶吸附在骨炭粉上，发现吸附以 后酶不溶于水而且具有和液体酶同样的活性，可惜这个重 要的发现长期以来没有得到酶学家的重视

❑ 将酶固定化以后，既保持了酶的催化特性，又克服了游离 酶的不足之处，使其具有一般化学催化剂能回收反复使用 的优点，并在生产工艺上可以实现连续化和自动化。事实 上，早在1916年，Nelson和Griffin就用吸附的方法实现了 酶的固定化，他们将蔗糖酶吸附在骨炭粉上，发现吸附以 后酶不溶于水而且具有和液体酶同样的活性，可惜这个重 要的发现长期以来没有得到酶学家的重视

❑ 系统地进行酶的固定化研究则是从20世纪50年代开始的。 1953年Grubhofer和Schleith将聚氨基苯乙烯树脂重氮化， 然后将淀粉酶、羧肽酶、胃蛋白酶和核糖核酸酶等酶与 这种载体结合，制成了固定化酶。六十年代后期，酶固定 化技术迅速发展，出现了很多新的酶固定化方法。1969年， 日本的著名学者千畑一郎等将固定化氨基酰化酶应用于 DL-氨基酸的光学拆分上，来生产L-氨基酸，开创了固定 化酶应用于工业生产的先例

❑ 系统地进行酶的固定化研究则是从20世纪50年代开始的。 1953年Grubhofer和Schleith将聚氨基苯乙烯树脂重氮化， 然后将淀粉酶、羧肽酶、胃蛋白酶和核糖核酸酶等酶与 这种载体结合，制成了固定化酶。六十年代后期，酶固定 化技术迅速发展，出现了很多新的酶固定化方法。1969年， 日本的著名学者千畑一郎等将固定化氨基酰化酶应用于 DL-氨基酸的光学拆分上，来生产L-氨基酸，开创了固定 化酶应用于工业生产的先例

❑ 在20世纪60年代后期对酶的固定化研究主要是将酶与水不 溶性载体结合起来，成为不溶于水的酶衍生物，所以最初 曾称为水不溶酶（water insoluble enzyme）和固相酶 （solid phase enzyme）。但是随着理论与技术的发展，后 来发现也可以将溶解状态的酶固定在一个有限的空间使其 不能自由移动，也能达到固定酶的作用。如把酶包埋在凝 胶内，酶本身是可溶的，因此，用水不溶酶和固相酶的名 称就不恰当了。所以在1971年召开的第一届国际酶工程会 议上，建议采用统一的英文名称Immobilized Enzyme

❑ 在20世纪60年代后期对酶的固定化研究主要是将酶与水不 溶性载体结合起来，成为不溶于水的酶衍生物，所以最初 曾称为水不溶酶（water insoluble enzyme）和固相酶 （solid phase enzyme）。但是随着理论与技术的发展，后 来发现也可以将溶解状态的酶固定在一个有限的空间使其 不能自由移动，也能达到固定酶的作用。如把酶包埋在凝 胶内，酶本身是可溶的，因此，用水不溶酶和固相酶的名 称就不恰当了。所以在1971年召开的第一届国际酶工程会 议上，建议采用统一的英文名称Immobilized Enzyme