乙基纤维素固定化酶的研究开题报告

1. 研究目的与意义

所谓固定化酶,系指在一定的空间内呈闭锁状态存在的酶,能连续地进行反应,反应后的酶可以回收重由于游离酶的活力不宜保持，难于重复利用，保存期短等特点，且在溶液中酶很不稳定，容易变性和失活；反应后酶难以分离和回收，无法重复利用，故其应用受到一系列的限制。而固定化酶可以作为一个良好的反应体系，将自然的酶结合于不溶性的包埋载体上，使酶的性质更加稳定，还可连续进行反应，反应后的酶可重复回收利用。

固定化酶的优点在于:利用酶的能力比能被利用的可溶酶强许多倍;酶的费用较低;没有酶脱离到产物中,所以额外加工费用减少,劳动代价减少;提高酶的稳定性,改善酶的行为;可连续加工,更好地控制产品的质量;有利于多酶系统的利用。

2. 国内外研究现状分析

酶作为一种生物催化剂因其具有高选择性、催化反应条件温和、无污染等诸多特点,在食品加工、医药和精细化工等产业中的重要性已经得到了广泛的认同。然而,游离酶由于不稳定和易变性等缺点,使它们难以在工业中得到更为广泛的应用。此外,分离和提纯酶以及它们的一次性使用也大大增加了其作为催化剂的成本。正是在这种背景下,固定化酶的概念和技术得以提出和发展。酶的固定化技术使上述缺点得以克服。在过去的30多年中,酶固定化已成为酶工程中一大主要研究领域,已经从实验室的研究探索阶段进入实际应用阶段。运用若干可靠的方法可以将许多酶方便且稳定地连接到不溶性或可溶性载体上,fig.1　scheme of en-通过这种方法制得的生物催化剂可广泛用于工业、环境、分析和医药等领域。

酶的固定化通常可以采用四种方法:吸附法,包埋法、围入胶囊法和共价交联法。其中包埋法是比较常用的一种方法,其基本原理是单体和酶溶液混合,再借助引发剂进行聚合反应,将酶固定于载体材料的网格中。包埋法制备的固定化酶吸附容量大、通用性强、可渗入特定粒子,以增加密度或赋予磁性,因此得到了较为广泛的研究。本实验的采用方法也是包埋法。

适用于包埋法制备固定化酶的常用载体材料包括有机载体、高分子载体和无机载体等。其中用于包埋酶的常用高分子载体材料一般可分为两大类:天然高分子材料和人工合成高分子材料。第一类主要包括纤维素、淀粉、骨胶原、壳聚糖、海藻酸钠、无活性蛋白颗粒等;第二类主要包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚氨酯等高聚物。包埋法适合作用于小分子底物和产物的酶,对于那些作用于大分子底物和产物的酶是不适合的,因为只有小分子可以通过高分子凝胶的网格扩散,并且这种扩散阻力还会部分导致固定化酶动力学行为的改变,降低酶的活力。此外在选择高分子载体时还应认真考虑下列关键因素:(1)载体材料的稳定性及生物相容性(2)载体材料可结合酶的最大能力(3)载体材料与底物的竞争力等。在加工过程中,载体材料必须保持稳定,以防止酶的大量丢失和酶活力下降。

3. 研究的基本内容与计划

1. 以乙基纤维素于无机材料形成的复合载体作为固定化酶载体。

2. 利用复合载体于包埋法相结合的方法固定酶。

3. 固定化酶的不同干燥方式对其性质的影响。

4. 研究创新点

1. 开发了一种新的固定化载体，载体的来源广泛，价格低廉，对酶无毒，比聚乙烯醇，明胶，海藻酸钠等载体的成本低，因此制备颗粒的成本将会降低很多。

2. 本实验发明了一种新的复合固定化方法，不同于现有的复合固定化方法，不需要先吸附后包埋或交联，制备简单。

3. ec具有一定的疏水性质，不存在溶解或溶胀现象。因此，制备的颗粒具有寿命长，操作稳定性好的特点。