Az enzim immobilizációs módszerek áttekintése
Az előző cikkben említettük, hogy a citrusfélékben található keserűanyagok főként naringinből állnak, amelyet a naringináz fokozatosan glükózra és naringeninre bonthat, és végül elérheti a keserűanyag-mentesítés célját. A tényleges gyártási és felhasználási folyamatban a szabad enzimekkel összehasonlítva az immobilizált enzimek nemcsak nagyobb katalitikus hatékonysággal és jobb specificitással rendelkeznek, hanem fokozzák a kemény körülményekkel szembeni ellenállást és meghosszabbítják az enzimek élettartamát; ugyanakkor az immobilizált enzimek kényelmesen elválaszthatók a reakcióterméktől, egyszerűsítik a gyártási folyamatot és csökkentik a költségeket. Ezért itt van egy rövid bevezetés a gyakori enzimek immobilizációs módszereiről.
Az immobilizált enzim olyan enzimre utal, amelyet egy bizonyos hordozóra rögzítenek, hogy vízben oldhatatlan legyen, és továbbra is rendelkezik katalitikus tulajdonságokkal. Glubhofer és Schleith már 1954-ben diazo módszerrel módosított polisztirolgyantát pepszin és karboxipeptidáz immobilizálására, hogy immobilizált enzimeket állítson elő. Ezután 1969-ben Chi Yanichiro japán tudós először használt immobilizált acilált aminosavat az L-aminosav folyamatos előállításának megvalósítására, ami elősegítette az immobilizációs technológia gyors fejlődését az enzimtechnológiában. Amikor az immobilizált enzimek megjelentek, sokféle elnevezés létezett, de az 1971-es első Nemzetközi Enzimtechnológiai Konferencián hivatalosan javasolták, hogy az "immobilizált enzimek" kifejezést használják megfelelő kifejezésként. Az enzimkatalizált reakció enyhe körülményekkel, nagy katalitikus hatékonysággal és nagyfokú specificitással rendelkezik. Ugyanakkor az enzim könnyen lebomlik és környezetbarát. Az immobilizált enzim nemcsak az enzim ezen tulajdonságait őrzi meg, hanem számos olyan tulajdonsággal is rendelkezik, amelyekkel a szabad enzimek nehezen rendelkeznek, mint például: ① könnyen elválasztható a reakciórendszertől; ② újrahasznosítható az újrahasznosításhoz; ③ javítja az enzim stabilitását zord körülmények között; ④ nem vizes fázisban is megvalósíthatja az enzimkatalízist; ⑤ folyamatos reakciójú multienzimrendszert hozhat létre. Mivel az immobilizált enzimek fontos alkalmazási értékkel bírhatnak az orvostudomány, az élelmiszeripar, a környezetvédelem stb. területén, az elmúlt években felkeltették a tudósok figyelmét, és számos alkalmazásuk van az iparban.
Az általános enzim immobilizációs módszerek közé tartozik az adszorpciós módszer, a beágyazási módszer, a keresztkötési módszer és a kovalens kapcsolási módszer. Az első kettő a fizikai módszerhez, az utóbbi kettő pedig a kémiai módszerhez tartozik. Az enzim immobilizálására szolgáló módszerek elvét az 1. ábra mutatja.
1. ábra Az enzim immobilizálásának módszere
1 Adszorpciós módszer
Az adszorpciós módszer az immobilizálás befejezésének módszere a hordozónak az enzimhez való felületi adszorpciója vagy a hordozó és az enzim közötti pozitív és negatív töltés kölcsönhatás révén, beleértve a fizikai adszorpciót és az ionadszorpciót.
-
fizikai adszorpció
A fizikai adszorpciós módszer az enzimnek a hordozó felületén való rögzítésére szolgáló módszer, amely a hordozónak az enzimre gyakorolt adszorpciós hatását használja. A módszer egyszerűen működtethető, nem igényel módosítást és aktiválást, és az enzim aktív központja jól megőrződik, de a kötőerő alacsony, és ereje főként intermolekuláris erő és felületi feszültség. Az enzim immobilizálására általánosan használt adszorbensek közé tartozik az aktív szén, a grafén, a diatómaföld és más, vízben nem oldódó, erős vízfelvevő képességgel rendelkező adszorbensek. Zhao és munkatársai redukált grafén-oxidot használtak hordozóként glükóz-oxidáz és glükoamiláz együttes immobilizálásához, hogy immobilizált kompozit enzimet állítsanak elő.
-
ion-adszorpció
Az ionadszorpciós módszer az enzim immobilizálására szolgál a hordozó és az enzim közötti pozitív és negatív töltés kölcsönhatás révén. A módszer enyhe előkészítési körülményekkel rendelkezik, és az enzimaktivitás nem veszít könnyen, de a kötőerő is gyenge és könnyen leesik. Mateo és munkatársai új típusú ioncserélő gyantát állítottak elő lipáz, β-galaktozidáz és aminosav-oxidáz rögzítésére. A pH 7,0 és 4 ℃ körülmények között az enzim néhány percen belül elérheti az adszorpciós telítettséget, és az enzimaktivitás visszanyerési aránya akár 100% is lehet, ami jó immobilizációs hatást mutat.
2 Beágyazási módszer
A beágyazási módszer olyan módszer, amelyben az enzimet porózus anyagba ágyazzák be, és magában foglalja a gélbeágyazási módszert és a félig áteresztő membránba ágyazási módszert. A gélbe ágyazási módszer olyan rögzítési módszer, amelyben az enzim a gél belső hálózati szerkezetébe ágyazódik be (1B-a ábra). Zhang Shuxiang és társai nátrium-alginátot használtak gombás laccáz beágyazására alacsony koncentrációjú papírgyártási szennyvíz kezelésére. Az enzimaktivitás maximális visszanyerési aránya 48% volt, és az enzimaktivitás 8 futtatás után 64% maradt. A féligáteresztő membránbeágyazási módszer az enzimek nagy molekulájú polimerekből készült féligáteresztő membránba történő immobilizálását jelenti (1B-b ábra). Ez a módszer sem igényel kémiai módosítást, és nem befolyásolja az enzim aktivitását, de a membrán méretét nem könnyű szabályozni. Nehéz fenntartani az enzimaktivitást, miközben a reaktánsok és a termékek szabad be- és kilépését enzimszivárgás nélkül szabályozni kell. Ezért ezt a módszert a gyakorlatban általában más módszerekkel kombinálják. Rilling P és munkatársai egy hordozót használtak a fehérjemolekulák mikrokapszulában történő együttes immobilizálásához, ami nemcsak az immobilizált enzim stabilitását növelte, hanem javította annak tulajdonságait is.
3 Keresztkötési módszer
A keresztkötési módszer olyan módszer, amelyben az enzimmolekulákat bifunkcionális vagy multifunkcionális reagensek segítségével keresztkötik egymással, és az enzimmolekulák és a reagensek kovalens kötést képeznek és rögzülnek. Az ezzel a módszerrel előállított immobilizált enzim jó stabilitással rendelkezik, de az enzim egyes csoportjai, mint például az amino-, szulfhidril-, imidazolil- stb. csoportok részt vehetnek a keresztkötési reakcióban. Ha a kiválasztott térhálósítószer és funkcionális csoport nem megfelelő, az enzim aktív központjának szerkezete tönkremehet, ami az enzim aktivitásának súlyos csökkenéséhez vezethet, ezért ezt a módszert általában más módszerekkel kombinálják. Li Xiaojing és társai először nátrium-alginát oldattal kapszulázták a pepszint, majd cseppenként hozzáadták egy bizonyos koncentrációjú kitozánt és CaCl2 hogy immobilizált enzim mikrogömböket kapjunk, majd bizonyos mennyiségű glutaraldehidet adtunk hozzá a keresztkötéshez, hogy immobilizált pepszint kapjunk. Ezzel a módszerrel jó működési stabilitással és hőstabilitással rendelkező immobilizált enzimet kaptunk.
4 Kovalens kapcsolási módszer
A kovalens kapcsolási módszer (más néven kovalens kötési módszer) az enzim immobilizálására szolgál az enzim és a hordozó közötti kovalens kötés kialakításával (amint azt a 2. ábra mutatja).
2. ábra Immobilizált enzim kovalens kötési módszerrel, A-aktív aminosavmaradék; B-kötőcsoport a hordozón; C-hordozó.
A kovalens kötési módszerek általában három típusba tartoznak: (1) a hordozót módosítják és aktiválják, majd kovalensen kötik az enzimmolekulához; (2) a hordozó és az enzimmolekula kovalensen kötődik egy kapcsolószer segítségével; (3) az enzimmolekulát az aktiválás után módosítják, összekapcsolják a hordozóval. Közülük az első típust használják gyakrabban. Miután aktiválták a hordozót, hogy bizonyos aktív csoportokat, mint például amino, epoxi stb., az enzimmolekula aktív maradékához (például amino, karboxil, hidroxil stb.) kapcsoljanak, az enzim immobilizálódik. Ez a módszer sokkal megbízhatóbb, mint az adszorpciós módszer. Ugyanakkor, mivel a hordozó általában nagyobb, az enzim reakciójában részt vevő aminosavmaradványok általában az enzim perifériáján exponáltak, és az enzim aktív központjára gyakorolt hatás viszonylag kicsi. Ez egy kiváló módszer az enzimek immobilizálására. Yan Keliang és társai aminosilanizált mágneses nanorészecskéket használtak a pektináz immobilizálására, és az immobilizálási arány és az enzimaktivitás visszanyerési aránya 44,44%, illetve 40,86% volt, jó immobilizációs hatást elérve. A következő cikk folytatja a mágneses biopolimer mikrogömbök előállításának különböző módszereinek részletes bemutatását.
Lépjen kapcsolatba velünk most!
Ha szüksége van Price-ra, kérjük, töltse ki elérhetőségét az alábbi űrlapon, általában 24 órán belül felvesszük Önnel a kapcsolatot. Ön is küldhet nekem e-mailt info@longchangchemical.com munkaidőben ( 8:30-18:00 UTC+8 H.-Szombat ) vagy használja a weboldal élő chatjét, hogy azonnali választ kapjon.
| Összetétel Glükoamiláz | 9032-08-0 |
| Pullulanase | 9075-68-7 |
| Xilanáz | 37278-89-0 |
| Celluláz | 9012-54-8 |
| Naringináz | 9068-31-9 |
| β-Amiláz | 9000-91-3 |
| Glükóz-oxidáz | 9001-37-0 |
| alfa-amiláz | 9000-90-2 |
| Pektináz | 9032-75-1 |
| Peroxidáz | 9003-99-0 |
| Lipáz | 9001-62-1 |
| Kataláz | 9001-05-2 |
| TANNASE | 9025-71-2 |
| Elasztáz | 39445-21-1 |
| Ureáz | 9002-13-5 |
| DEXTRANASE | 9025-70-1 |
| L-laktil-dehidrogenáz | 9001-60-9 |
| Dehidrogenáz malát | 9001-64-3 |
| Koleszterin-oxidáz | 9028-76-6 |