文 献 综 述

1.1 概述

谷氨酸脱羧酶(glutamic acid decarboxylase, EC4. 1. 1. 15,简称GAD)是磷酸吡哆醛(pyridoxal 5#8217;-phosphate, PLP)依赖型酶,催化谷氨酸(glutamic acid, Glu)脱羧生成γ-氨基丁酸(aminobutyric acid, GABA) ^[1]。GABA是一种非蛋白质的功能性氨基酸，是哺乳动物中枢神经系统中的重要的抑制性神经递质，具有重要的生理功能^[2]。在GABA的生产中，GAD起到了关键性的作用^[1]。由于游离酶不稳定^[3]，采用酶的固定化技术可使游离酶的稳定性差、难回收等问题得到解决^[4]。针对这个问题，有人提出了酶的”柔性固定化”的模型^[5]，即：在固定化载体上，接上一些有足够长度的且是亲水的分子链，而后再将酶结合到柔性链上。该方法既可以保留共价结合法固定化酶结合牢固、可反复使用的优点，又可改善其固定化过程中酶活损失较大的问题，还可最大可能地保留酶游离态的均相催化活性，具有较好的研究价值和应用前景^[6]。因此，基于食品级GABA生产的需求，本研究采用亲水性及生物相容性都较好且为食品级材料的壳聚糖及双醛淀粉分别为载体和柔性链，对GAD进行柔性固定化。本研究旨在研究改善方法，提高对GAD的固定化效率，应用于GABA生产。

1.2 传统GAD固定化方法

酶的固定化是指通过物理或化学方法将酶束缚在一定空间内制成仍具有催化活性并可回收重复使用的酶或酶的衍生物^[7]。现阶段，主要的固定方法有以下几种：

1.2.1 吸附法

吸附法可分为物理吸附法和离子吸附法。吸附法较简便, 酶活损失小, 但酶与载体作用力小，易脱落^[8]。其中，甲壳素为一种天然氨基多糖，有 1/6 的氨基未被酰化，可以通过吸附方式，也可以利用双功能试剂如戊二醛等与酶蛋白上的氨基发生 Schiff 反应，共价结合固定化酶。但是，由于甲壳素分子中存在致密的晶体结构，很难溶于水及普通的溶剂，使其应用受到了很大的限制^[9]。

1.2.2 包埋法

包埋法即酶在载体中发生聚合、沉淀或凝胶化。该方法操作简单, 但固定后酶活力不高, 固定化酶的牢度低^[10]。现已有以海藻酸钠为载体固定GAD的研究^[11]，固定后GAD稳定性得到一定的改善，但重复利用次数较少。