《酶工程制药》ppt课件

1、“绿色安康，绿色安康，“酶力无限酶力无限医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、食品包括果蔬汁、啤酒酿造、酒精、食品包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂、饲料、皮革、造纸和化工食用油脂、饲料、皮革、造纸和化工等工业领域等工业领域 水溶性酶水溶性酶水不溶性载体水不溶性载体固定化技术固定化技术水不溶性酶水不溶性酶固定化酶固定化酶物理吸附法物理吸附法 离子结合法离子结合法共价结合法共价结合法热处置细胞热处置细胞和共价结合三种。优点：制造简单，处置条件缓和，酶蛋白的活性中心和高级构造破坏较少，可以制得活

2、力较高的固定化酶。缺陷：离子键结合较松散，如在高离子强度下进展反响时，酶与载体易分开。双功能试剂：双功能试剂：常用的是戊二醛常用的是戊二醛 O OH C CH2 CH2 CH2 C H运用戊二醛的酶固定化的交联方式： 酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价结合酶分子；酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价结合酶分子；(a(a酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶；酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶；b b酶分子被结合到水不溶性载体上构成水不溶性的固定化酶酶分子被结合到水不溶性载体上构成水不溶性的固定化酶首先被采用的胶格包埋法是：首先被采用

3、的胶格包埋法是： 固定化胰蛋白酶固定化胰蛋白酶 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶 淀粉酶淀粉酶Enzyme+N, N-甲叉双丙甲叉双丙稀酰胺稀酰胺, 丙稀酰胺丙稀酰胺引发剂引发剂inactiation 1) 1) 直接固定法直接固定法 无载体法无载体法 不运用载体，借助物理如加热、冰冻、化学方不运用载体，借助物理如加热、冰冻、化学方法如柠檬酸、各种絮凝剂将细胞直接固定。法如柠檬酸、各种絮凝剂将细胞直接固定。 普通只用于单酶或少数几种酶催化的反响。普通只用于单酶或少数几种酶催化的反响。 2)2)载体结合法：将细胞悬液直接与水不溶性的载体载体结合法：将细胞悬液直接与水不溶性的载体相结合的方法。原理同吸附法。相

4、结合的方法。原理同吸附法。 3)3)包埋法：将细胞定位于凝胶网格内的技术。包埋法：将细胞定位于凝胶网格内的技术。运用最多的方法。操作方法与包埋酶法一样。运用最多的方法。操作方法与包埋酶法一样。 4 4交联法：用多功能试剂对细胞进展交联的固定化交联法：用多功能试剂对细胞进展交联的固定化方法。方法。较少运用所用试剂对细胞毒性较大较少运用所用试剂对细胞毒性较大3. 3. 固定化方法固定化方法 四、固定化酶和固定化细胞的性状和性质四、固定化酶和固定化细胞的性状和性质1 1、外形、外形1 1颗粒状固定化酶：包括酶珠、酶块颗粒状固定化酶：包括酶珠、酶块酶片和酶粉。特点：制备方法简单，比外酶片和酶粉。特点：

5、制备方法简单，比外表积大，转化效率高，适用于各种类型的表积大，转化效率高，适用于各种类型的反响器。反响器。2 2纤维状固定化酶：特点：比外表大，纤维状固定化酶：特点：比外表大，转化效率高，但只适用于填充床反响器。转化效率高，但只适用于填充床反响器。3 3膜状固定化酶：特点：外表积大，膜状固定化酶：特点：外表积大，浸透阻力小，可用于酶电极，破碎后也可浸透阻力小，可用于酶电极，破碎后也可用于填充式反响器。用于填充式反响器。4 4管状固定化酶：特点：机械强度大，管状固定化酶：特点：机械强度大，切短后可用于填充床式反响器，也可组装切短后可用于填充床式反响器，也可组装成列管式反响器。成列管式反响器。 1

6、 1酶的活性酶的活性 ： 通常低于天然酶有例外。通常低于天然酶有例外。 如：氨基酰化酶，如：氨基酰化酶， 70 70，1515分钟，酶失去活性。分钟，酶失去活性。 而固定化后，而固定化后， 70 70，1515分钟，有分钟，有80%80%活活性。性。 2 2酶的稳定性酶的稳定性 酶的耐热性、对变性剂、抑制剂、蛋白酶酶的耐热性、对变性剂、抑制剂、蛋白酶的抵抗力添加。的抵抗力添加。 能够的缘由：能够的缘由：固定化添加了酶活性构象的结实程度，固定化添加了酶活性构象的结实程度， 可防可防止酶分子伸展变形；止酶分子伸展变形；抑制酶的本身降解。抑制酶的本身降解。固定化部分阻挠了外界不利要素对酶的侵袭。固定

7、化部分阻挠了外界不利要素对酶的侵袭。 3 3酶的最适温度酶的最适温度 最适温度与酶稳定性有关。最适温度与酶稳定性有关。 多数酶固定化后热稳定性上升，最适温度也上升有例多数酶固定化后热稳定性上升，最适温度也上升有例外。外。 4 4酶的最适酶的最适pH pH 带负电荷载体带负电荷载体 ：最适：最适pH pH 向碱性偏移。向碱性偏移。 带正电荷载体带正电荷载体 ：最适：最适pH pH 向酸性偏移。向酸性偏移。 5 5酶的动力学特征酶的动力学特征 KmKm是表示酶和底物的亲和力大小的客观是表示酶和底物的亲和力大小的客观目的目的 酶经固定化后，酶经固定化后，KmKm普通都增大。普通都增大。最大反响速度最

8、大反响速度VmVm与天然酶接近。与天然酶接近。 与自然酶根本一样。但大分子底物难于与自然酶根本一样。但大分子底物难于接近酶分子，导致酶的专注性发生改动。接近酶分子，导致酶的专注性发生改动。6 6酶的作用专注性酶的作用专注性 与固定化酶相比，固定化细胞的情况比较复杂。 1有活性升高的景象。2稳定性的添加 。3最适温度和最适pH常坚持不变。3 3、固定化细胞的性质、固定化细胞的性质 (1) (1)酶酶( (细胞细胞) )的活力的活力 固定化酶通常呈颗粒状，普通用于测固定化酶通常呈颗粒状，普通用于测定自然酶活力的方法改良后才干用于测定定自然酶活力的方法改良后才干用于测定固定化酶。有两种方法：分批丈量

9、和延续固定化酶。有两种方法：分批丈量和延续丈量。丈量。 五、固定化酶细胞的评价目的五、固定化酶细胞的评价目的 (2) (2)偶联率及相对活力偶联率及相对活力 偶联率偶联率=(=(参与蛋白活力一上清液蛋白活力参与蛋白活力一上清液蛋白活力)/)/参参与蛋白活力与蛋白活力100%100%活力回收活力回收= =固定化酶总活力固定化酶总活力/ /参与酶的总活力参与酶的总活力100%100%相对活力相对活力= =固定化酶总活力固定化酶总活力/ (/ (参与酶的总活力参与酶的总活力- -上清液中未偶联酶活力上清液中未偶联酶活力) )100%100% (3) (3)半衰期半衰期 在延续测定条件下，固定化酶在延

10、续测定条件下，固定化酶( (细胞细胞) )的活力下降为最初活力一半所阅历的延续的活力下降为最初活力一半所阅历的延续任务时间，以任务时间，以t1/2t1/2表示。表示。 是衡量稳定性的一项重要目的。是衡量稳定性的一项重要目的。过程调控过程调控生物反响器生物反响器 消消毒毒原料原料预处置预处置 产物分产物分别提纯别提纯 产产品品生物催化生物催化剂制备剂制备空气空气除菌除菌能量能量热量热量(4) (4) 应具有最正确的无菌条件，否那么，杂菌污染使反响器的应具有最正确的无菌条件，否那么，杂菌污染使反响器的消费才干下降。消费才干下降。(1) 所用生物催化剂应具有较高的比活和酶浓度或细胞浓度，所用生物催化

11、剂应具有较高的比活和酶浓度或细胞浓度，才干得到较大的产品转化率。才干得到较大的产品转化率。(2) (2) 能用电脑自动检测和调控，从而获得最正确的反响条件。能用电脑自动检测和调控，从而获得最正确的反响条件。(3) (3) 应具有良好的传质和混合性能。传质是指底物和产物在反应具有良好的传质和混合性能。传质是指底物和产物在反响介质中的传送。传质阻力是反响器速度限制的主要要素。响介质中的传送。传质阻力是反响器速度限制的主要要素。反响器类型适用的操作方式适用的酶特点搅拌罐式反响器分批式,流加分批式延续式,游离酶固定化酶反响比较完全，反响条件容易调理控制。填充床式反响器延续式固定化酶密度大，可以提高酶催化反响的速度。在工业消费中普遍运用。流化床反响器分批式流加分批式延续式固定化酶流化床反响器具有混合均匀，传质和传热效果好，温度和pH值的调理控制比较容易，不易堵塞，对粘度较大反响液也可进展催化反响。反响器类型适用的操作方式适用的酶 特点鼓泡式反响器分批式流加分批式延续式游离酶固定化酶鼓泡式反响器的构造简单，操作容易，剪切力小，混合效果好，传质、传热效率高,适宜于有气体参与的反响。膜反响器延续式游