时间:2023-07-26 11:15:34来源:
一、固定化细胞的优点
1,与游离细胞相比
与游离细胞发酵相比,固定化细胞发酵具有以下优点:
(1)固定化细胞可以将微生物发酵改为连续酶反应
(2)可以获得更高的细胞浓度;
(3)细胞可以重复使用;
(4)在高稀释率时,不会产生洗脱现象;
(5)单位容积的产率高;
(6)提高遗传稳定性;
(7)细胞不会受到剪切效应的影响。
(8)发酵液中菌体含量少,有利与产品的分离纯化。
2,与固定化酶相比
与固定化酶相比,固定化细胞具有以下优点:
(1)免去了破碎细胞提取酶的手续
(2)酶在细胞内的稳定性较高,完整细胞固定化后酶活性损失少
(3)固定化细胞制备的成本比固定化酶低
(4)无需辅酶再生
二、固定化细胞的缺点
虽然固定化细胞具有上述许多优点,但也有不足之处,具体表现在:
1,仅能利用胞内酶;
2,细胞膜、细胞壁和载体都存在着扩散限制作用;
3,载体形成的孔隙大小影响高分子底物的通透性;
4,可能有副反应。
①吸附法的优点:
操作简便,条件温和,酶分子的构象很少或基本不发生变化,吸附剂可再生反复使用。
吸附法的缺点:
酶和载体的吸附力比较弱,容易在不适宜的pH、高盐浓度、高底物浓度或高温条件下解吸脱落。
②优点:
用共价结合法制备的固定化酶,结合很牢固,酶不会脱落,可以连续使用较长时间。
因此它是目前应用和报导得最多的一类方法。
缺点:
但载体活化的操作复杂,反应条件也较激烈,往往要严格控制条件才能获得较高活力的固定化酶。
同时共价结合时可能影响酶的空间构象而影响酶的催化活性。
③交联法(双功能试剂)交联法操作简便,但交联反应比较激烈,常会引起酶蛋白化学修饰而导致酶失活,酶回收率不高。
④包埋法(微胶囊法)包埋法由于酶本身一般不参与结合反应,因而比较安全。
不过在化学聚合的过程中由于自由基的产生、放热以及酶和试剂间可能发生化学反应等,也往往可能导致酶失效,故在选择包埋方法和控制条件时仍须注意; ①必须注意维持酶的催化活性
②固定化酶应能回收贮藏,利于反复使用,所以酶与载体必须结合牢固。
③固定化应该有利于生产自动化、连续化。
为此,用于固定化的载体必须有一定的机械强度,不能因机械搅拌而破碎或脱落。
④固定化酶应有最小的空间位阻,尽可能不妨碍酶与底物的接近,以提高产品的产量。
⑤固定化酶应有最大的稳定性,所选载体不和底物、产物或反应液发生化学反应。
⑥固定化酶应是廉价的,以利于工业使用。
三种方法
(1)载体结合法:
是将酶结合于不溶性载体上的一种固定化方法。
可分为物理吸附法,离子结合法,共价结合法。
物理吸附法:
优点在于操作简单,可选用不同的吸附剂,酶失活后载体仍可再生。
缺点在于最适吸附酶量无规律可循,酶与载体之间的吸附剂不强,酶易于脱落。
离子结合法:
操作简单,处理条件温和,酶的活性中心不易被破坏。
但是酶和载体的结合力比较弱,会发生酶脱落的现象。
共价结合法:
酶和载体的结合力牢固,不会发生酶脱落。
但反应条件苛刻,操作复杂,酶的活性中心会遭到部分破坏。
(2)交联法:
优点是交联后的酶活性较高,缺点是反应条件剧烈,酶的回收率低。
(3)包埋法:
不需要改变酶的高级结构,酶的回收率较高。
但包埋酶会导致酶的失活,包埋法只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合适的。
固定化细胞在多步酶促反应中发挥连续催化作用,即可催化一系列化学反应。
固定化技术包括包埋法、物理吸附法和化学结合法(交联法),由于细胞相对于酶来说更大,难以被吸附或结合,因此多采用包埋法.固定化细胞优点:
成本更低,操作更容易,可以催化一系列的化学反应,缺点:
反应物不宜与酶接近,尤其是大分子物质,反应效率下降。
是指在一定的空间范围内起催化作用,并能反复和连续使用的酶。
通常酶催化反应都是在水溶液中进行的,而固定化酶是将水溶性酶用物理或化学方法处理,使之成为不溶于水的,但仍具有酶活性的状态。
酶固定化后一般稳定性增加,易从反应系统中分离,且易于控制,能反复多次使用。
便于运输和贮存,有利于自动化生产,但是活性降低,使用范围减小,技术还有发展空间。