环氧基固定化酶载体的研究进展_刘文涛

第26卷2012年第3期8月山东轻工业学院学报

JOURNALOFSHANDONGPOLYTECHNICUNIVERSITYVol．26Aug．No．32012

4280（2012）03-0040-05文章编号：1004-

环氧基固定化酶载体的研究进展

*

刘文涛，段洪东，王兴建，张

娟，张玉森，卜娟

（山东轻工业学院化学与制药工程学院，山东济南250353）

摘要：本文介绍了近几年来环氧基固定化酶载体的研究进展，包括大孔环氧基载体、非大孔环氧基载体及环氧基磁孔结构是影响酶固定化效果的关键因素，比表面积性载体。大孔环氧基载体中的环氧基含量和载体的比表面积、

和孔结构主要由致孔剂和交联剂决定。非大孔载体在对酶的固定过程中位阻影响较小，但是它的比表面积相对较小，而且对酶的保护能力比大孔载体差，所以使用性能较差。磁性载体展现出极好的分离和使用性能，是未来研究的重点。

关键词：环氧基；大孔吸附载体；非大孔吸附载体；磁性载体；酶固定中图分类号：O632．52

文献标识码：A

ResearchProgressOfCarriersWithEpoxyGroupsIn

EnzymesImmobilization

LIUWen-tao，DUANHong-dong*，WANGXing-jian，ZHANGJuan，ZHANGYu-sen，BUJuan

（SchoolofChemistryandPharmaceuticalEngineering，ShandongPolytechnicUniversity，Jinan250353，China）

Abstract：Thisarticledescribestheresearchprogressofcarrierswithepoxygroupsinenzymesimmobilizationinrecentyears，includingmacroporouscarrierswithepoxygroups，non-macroporouscarrierswithepoxygroupsandmagneticcarrierswithepoxygroups．Theepoxygroupcontent，porestructureandsurfaceareaofthemacroporouscarriersarekeyfactorsindeterminingenzymeimmoblization，whilecross-linkingagentandporogensdominatethesurfaceareaandporestructure．Non-macroporouscarrierhaslessresistanceinenzymeimmobilization，butithaslesssurfaceareaandtheprotectionofenzymeisweak，soitsperformanceispoor．Magneticcarriersshowexcellentperformanceinseparationandwillbethekeydirectioninfuturestudy．

Keywords：epoxygroup；macroporouscarriers；non-macroporouscarriers；magneticcarriers；enzymeimmobilization

刻，且很难回收利用（残余的酶对产品的性能有一

0前言

酶作为一种生物催化剂具有高效、专一的特点，

定影响），从而大大限制了酶在工业中的应用。所共价偶联、交联法和包埋4种方以一般通过吸附、法

［1］

来提高酶对环境的适应能力，并提高其重复使

有很高的工业应用价值。但是由于酶使用条件的温和性和其本身的易变性使酶对环境要求非常的苛

3-30收稿日期：2012-基金项目：山东省自然科学基金（ZR2011BM011）

用性能，使酶得以在工业中得到广泛应用。

四种固定化方法中，共价偶联法是将酶的非活

），作者简介：刘文涛（1987-男，山东省临沂市人，山东轻工业学院在读硕士研究生，研究方向：精细化学品化学与技术．

*

E-mail：hdduan@163．com．通讯作者：段洪东，男，博士，山东轻工业学院教授，研究方向：精细化学品化学与技术，

第3期刘文涛，等：环氧基固定化酶载体的研究进展

41

性侧链基团与载体中的活性官能团进行共价键合，固定化后的酶表现出良好的稳定性，可以连续使用而且具有较高的活性，成为目前应用和研究最为活跃的一类酶固定化方法。可用于共价键固定酶的官能团载体有很多种，如羧酸类、氨基类、环氧基类等

［2-4］

护作用（图3）。环氧基大孔树脂的合成一般采用悬浮聚合，以水为溶剂，加入分散剂、引发剂、单体、交联剂、致孔剂等进行高分子聚合反应

［6-8］

，得到直径

［9，10］

一定分布的微球。也有很多研究者采用反相悬浮聚合或者乳液聚合制备环氧基大孔树脂微球研究微球和固定化酶的性能。

，来

。环氧基具有很高的反应活性和可塑性，载体

NH2、-HS等非上的环氧基可以直接同酶分子上的-活性基团反应进行共价固定（图1），也可以通过乙戊二醛等双官能团化合物做为交联剂进行连二胺、

所以对于接（图2）。由于环氧基的反应活性极高，一些含有多种非活性基团酶，可进行多点固定来提高酶同载体间的结合强度。环氧基类载体对酶的固EphraimKK等［5］在含有定化具有极高的优越性，

甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的大孔聚合物对羟同另外21种不同的载乙酸酯氧化酶的吸附研究中，

体相比较，环氧基载体固定化酶表现出良好的吸附性和极佳的稳定性。环氧基载体主要分为大孔树脂微球类和非大孔类，近年来对于磁性环氧基载体的研究发展迅速。

1．1．1

图3

气泡对不同类型树脂的影响

单体对树脂固定酶的影响

环氧基单体有很多种，但是用于酶固定化研究的主要有两种：甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）和烯丙基缩水甘油醚（AGE）。对于环氧基单体的研究往往侧重于不同环氧基单体对酶固定化效果的差别，从而得到最佳的环氧基单体。BhalchandraKV．等

［11］

采用甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）和烯丙基

缩水甘油醚（AGE）为单体在二甲基丙烯酸乙二醇

图1

环氧基载体直接对酶的固

酯为交联剂（EGDMA）合成大孔微球，研究表明AGE微球对脂肪酶的吸附效果比GMA微球吸附效AGE同EGDMA比例为2：3时对脂肪酸酶有果好，

［12］

最大吸附量。BhalchandraKV等通过GMA-

图2通过双官能团化合物进行连接固定

EGDMA和AGE-EGDMA对多酚氧化酶的固定化比

1

1．1

载体类型

大孔型环氧基载体

大孔环氧基树脂载体具有高的比表面积和较大

EGDMA聚合载体在吸附和还原多酚较，得出AGE-EGDMA聚合载体高。也氧化酶活性方面比GMA-可以加入第三单体来提高环氧基树脂对酶的固定化InduB等［13］合成出含有氨基的GMA-EGDMA效果，

EGDMA75～20，GMA-EGDMA75大孔树脂（GMA-～30；氨基所占比例为20和30）用于固定脂肪酶，固定酶量分别为31mg脂肪酶/g树脂和21mg脂肪pH稳定两种固定化酶同自由酶相比较，酶/g树脂，

性、热稳定性、耐有机试剂的能力、储存时间都大大但是提高。单体并不是控制载体性能的关键因素，可以利用环氧基的可塑性或加入第三单体来改变载

的孔径，可以为游离酶提供很大的固定化和后续反应场所，从而使固定于大孔环氧基树脂上的酶具有很高的活性。在对酶进行固定化时，必要的机械搅拌或需加入的一些气体会在溶液中引入气泡，这些气泡对未固定的酶的活性没有影响，但是会降低固定于载体上的酶的活性。大孔载体由于孔径很小，气泡不易进入，而且在使用时对固定酶有一定的保

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山东轻工业学院学报第26卷

体的亲和性从而增加载体对酶的选择性固定，增加酶的吸附量并提高固定化酶的活性恢复。1．1．2

交联剂和致孔剂对树脂固定酶的影响环氧基大孔树脂的孔径、比表面积、孔体积等因素对于酶的固定和活性恢复有较大的影响。对大孔交联剂和致孔剂是孔结构和表面积的决树脂来说，

定性因素，进而决定了了树脂的性能。NemanjaM等

［14］

［22］

后固定化酶保持大部分活性。TarikD等用紫外

GMA聚合物膜，线引发光聚合得到了HEMA-通过胺基和环氧基的缩合反应固定转 …… 此处隐藏：8688字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……