Gambaran umum metode imobilisasi enzim

Pada artikel sebelumnya, kami menyebutkan bahwa zat pahit dalam buah jeruk terutama adalah naringin, yang secara bertahap dapat diuraikan menjadi glukosa dan naringenin oleh naringinase, dan akhirnya mencapai tujuan debittering. Dalam proses produksi dan penggunaan yang sebenarnya, dibandingkan dengan enzim bebas, enzim yang diimobilisasi tidak hanya memiliki efisiensi katalitik yang lebih tinggi dan spesifisitas yang lebih baik, tetapi juga meningkatkan ketahanan terhadap kondisi yang keras dan memperpanjang masa pakai enzim; pada saat yang sama, enzim yang diimobilisasi nyaman untuk dipisahkan dari produk reaksi, menyederhanakan proses produksi, dan mengurangi biaya. Oleh karena itu, berikut ini adalah pengantar singkat tentang metode imobilisasi enzim umum.

 

Enzim terimobilisasi mengacu pada enzim yang difiksasi pada pembawa tertentu untuk membentuk ketidaklarutan dalam air dan masih memiliki sifat katalitik. Pada awal tahun 1954, Glubhofer dan Schleith menggunakan metode diazo untuk memodifikasi resin polistiren untuk imobilisasi pepsin dan karboksipeptidase untuk membuat enzim yang diimobilisasi. Kemudian pada tahun 1969, ilmuwan Jepang Chi Yanichiro menggunakan asam amino terasilasi yang diimobilisasi untuk mewujudkan produksi asam L-amino secara terus menerus untuk pertama kalinya, yang mendorong perkembangan pesat teknologi imobilisasi dalam rekayasa enzim. Ketika enzim yang diimobilisasi muncul, ada banyak nama yang berbeda, tetapi pada Konferensi Rekayasa Enzim Internasional pertama pada tahun 1971, secara resmi diusulkan untuk menggunakan "enzim yang diimobilisasi" sebagai istilah yang tepat. Reaksi yang dikatalisis oleh enzim memiliki kondisi yang ringan, efisiensi katalitik yang tinggi, dan spesifisitas yang tinggi. Pada saat yang sama, enzim mudah terdegradasi dan ramah lingkungan. Enzim yang diimobilisasi tidak hanya mempertahankan karakteristik enzim ini, tetapi juga memiliki banyak sifat yang sulit dimiliki oleh enzim bebas, seperti: ① mudah dipisahkan dari sistem reaksi; ② dapat didaur ulang untuk didaur ulang; ③ meningkatkan stabilitas enzim dalam kondisi yang keras; ④ Dapat mewujudkan katalisis enzim dalam fase tidak berair; ⑤ Dapat menghasilkan sistem multi-enzim dengan reaksi berkelanjutan. Karena enzim yang diimobilisasi dapat memiliki nilai aplikasi yang penting di bidang kedokteran, makanan, perlindungan lingkungan, dll., Enzim tersebut telah menarik perhatian para sarjana dalam beberapa tahun terakhir dan memiliki banyak aplikasi dalam industri.

 

Metode imobilisasi enzim yang umum terutama mencakup metode adsorpsi, metode penyematan, metode pengikatan silang, dan metode pengikatan kovalen. Dua yang pertama termasuk dalam metode fisik, dan dua yang terakhir termasuk dalam metode kimia. Prinsip dari metode-metode tersebut untuk melumpuhkan enzim ditunjukkan pada Gambar 1.

 

Gambar 1 Metode melumpuhkan enzim

1 Metode adsorpsi

Metode adsorpsi adalah metode untuk menyelesaikan imobilisasi melalui adsorpsi permukaan pembawa ke enzim atau melalui interaksi muatan positif dan negatif antara pembawa dan enzim, termasuk adsorpsi fisik dan adsorpsi ion.

• adsorpsi fisik

Metode adsorpsi fisik adalah metode untuk memperbaiki enzim pada permukaan pembawa menggunakan efek adsorpsi pembawa pada enzim. Metode ini mudah dioperasikan, tidak memerlukan modifikasi dan aktivasi, dan pusat aktif enzim terpelihara dengan baik, tetapi gaya pengikatannya rendah, dan kekuatannya terutama gaya antarmolekul dan tegangan permukaan. Adsorben yang biasa digunakan untuk imobilisasi enzim termasuk karbon aktif, graphene, tanah diatom dan adsorben yang tidak larut dalam air lainnya dengan kapasitas penyerapan air yang kuat. Zhao dkk. menggunakan grafena oksida tereduksi sebagai pembawa untuk mengimobilisasi bersama glukosa oksidase dan glukoamilase untuk membuat enzim komposit yang tidak bergerak.

• adsorpsi ion

Metode adsorpsi ion adalah metode untuk melumpuhkan enzim melalui interaksi muatan positif dan negatif antara pembawa dan enzim. Metode ini memiliki kondisi preparasi yang ringan, dan aktivitas enzim tidak mudah hilang, tetapi kekuatan pengikatannya juga lemah dan mudah rontok. Mateo dkk. menyiapkan resin penukar ion jenis baru untuk memperbaiki lipase, β-galaktosidase, dan asam amino oksidase. Dalam kondisi pH 7,0 dan 4, enzim dapat mencapai saturasi adsorpsi dalam beberapa menit, dan tingkat pemulihan aktivitas enzim hingga 100%, menunjukkan efek imobilisasi yang baik.

2 Metode penyematan

Metode penyematan adalah metode di mana enzim disematkan pada bahan berpori, dan mencakup metode penyematan gel dan metode penyematan membran semi permeabel. Metode penyematan gel adalah metode fiksasi di mana enzim disematkan pada struktur jaringan internal gel (Gambar 1B-a). Zhang Shuxiang dan yang lainnya menggunakan natrium alginat untuk menanamkan lakase jamur untuk mengolah air limbah pembuatan kertas dengan konsentrasi rendah. Tingkat pemulihan maksimum aktivitas enzim adalah 48%, dan aktivitas enzim tetap 64% setelah 8 kali proses. Metode penyematan membran semi-permeabel adalah metode imobilisasi enzim dalam membran semi-permeabel yang terbuat dari polimer molekul tinggi (Gambar 1B-b). Metode ini juga tidak memerlukan modifikasi kimiawi dan tidak mempengaruhi aktivitas enzim, tetapi tidak mudah untuk mengontrol ukuran membran. Sulit untuk mempertahankan aktivitas enzim sambil mengontrol keluar masuknya reaktan dan produk secara bebas tanpa kebocoran enzim. Oleh karena itu, metode ini biasanya dikombinasikan dengan metode lain dalam penggunaan praktis. Rilling P dkk. menggunakan pembawa untuk melumpuhkan molekul protein bersama-sama dalam mikrokapsul, yang tidak hanya meningkatkan stabilitas enzim yang tidak bergerak, tetapi juga meningkatkan sifat-sifatnya.

3 Metode tautan silang

Metode pengikatan silang adalah metode di mana molekul enzim dihubungkan silang satu sama lain menggunakan reagen bifungsional atau multifungsional, dan molekul enzim serta reagen membentuk ikatan kovalen dan difiksasi. Enzim amobil yang dibuat dengan metode ini memiliki stabilitas yang baik, tetapi beberapa kelompok enzim seperti amino, sulfhidril, imidazolil, dll., Dapat berpartisipasi dalam reaksi pengikatan silang. Jika agen penghubung silang dan gugus fungsi yang dipilih tidak sesuai, struktur pusat aktif enzim dapat dihancurkan, yang mengakibatkan hilangnya aktivitas enzim secara serius, sehingga metode ini biasanya dikombinasikan dengan metode lain. Li Xiaojing dan yang lainnya pertama-tama merangkum pepsin dengan larutan natrium alginat, kemudian ditambahkan setetes demi setetes ke dalam larutan yang mengandung konsentrasi kitosan dan CaCl₂ untuk mendapatkan mikrosfer enzim terimobilisasi, kemudian ditambahkan sejumlah glutaraldehid untuk pengikatan silang untuk mendapatkan pepsin terimobilisasi. Dengan metode ini diperoleh enzim amobil dengan stabilitas operasional dan stabilitas termal yang baik.

4 Metode kopling kovalen

Metode kopling kovalen (juga dikenal sebagai metode pengikatan kovalen) adalah metode imobilisasi enzim dengan membentuk ikatan kovalen antara enzim dan pembawa (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2).

Gambar 2 Enzim yang diimobilisasi dengan metode pengikatan kovalen, residu asam amino A-aktif; Gugus pengikat B pada pembawa; Pembawa C.

Metode pengikatan kovalen umumnya mencakup tiga jenis: (1) pembawa dimodifikasi dan diaktifkan, dan kemudian secara kovalen terikat pada molekul enzim; (2) pembawa dan molekul enzim terikat secara kovalen melalui zat penghubung; (3) molekul enzim dimodifikasi setelah diaktifkan, digabungkan dengan pembawa. Di antara mereka, tipe pertama lebih umum digunakan. Setelah mengaktifkan pembawa untuk menghubungkan gugus aktif tertentu seperti amino, epoksi, dll., Ke residu aktif molekul enzim (seperti amino, karboksil, hidroksil, dll.), Enzim tersebut diimobilisasi. Metode ini jauh lebih dapat diandalkan daripada metode adsorpsi. Pada saat yang sama, karena pembawa biasanya lebih besar, residu asam amino yang terlibat dalam reaksi pada enzim umumnya yang terpapar di pinggiran enzim, dan efeknya pada pusat aktif enzim relatif kecil. Ini adalah metode yang sangat baik untuk melumpuhkan enzim. Yan Keliang dan yang lainnya menggunakan nanopartikel magnetik aminosilanized untuk melumpuhkan pektinase, dan tingkat imobilisasi dan tingkat pemulihan aktivitas enzim masing-masing adalah 44.44% dan 40.86%, masing-masing, mencapai efek imobilisasi yang baik. Artikel selanjutnya akan terus memperkenalkan secara rinci berbagai metode pembuatan mikrosfer biopolimer magnetik.

Hubungi Kami Sekarang!

Jika Anda membutuhkan Harga, silakan isi informasi kontak Anda di formulir di bawah ini, kami biasanya akan menghubungi Anda dalam waktu 24 jam. Anda juga bisa mengirim email kepada saya info@longchangchemical.com selama jam kerja (8:30 pagi hingga 6:00 sore UTC+8 Senin-Sabtu) atau gunakan obrolan langsung situs web untuk mendapatkan balasan secepatnya.

Senyawa Glukoamilase	9032-08-0
Pullulanase	9075-68-7
Xilanase	37278-89-0
Selulase	9012-54-8
Naringinase	9068-31-9
β-Amilase	9000-91-3
Glukosa oksidase	9001-37-0
alfa-Amilase	9000-90-2
Pektinase	9032-75-1
Peroksidase	9003-99-0
Lipase	9001-62-1
Katalase	9001-05-2
TANNASE	9025-71-2
Elastase	39445-21-1
Urease	9002-13-5
DEXTRANASE	9025-70-1
L-Laktat dehidrogenase	9001-60-9
Dehidrogenase malat	9001-64-3
Kolesterol oksidase	9028-76-6