文 献 综 述

1.固定化酶简介

固定化酶是20世纪60年代发展起来的一项新技术。最初主要是将水溶性酶与不溶性体结合起来，成为不溶于水的酶衍生物，所以曾叫过”水不溶酶”和”固相酶”。但是，后来发现，也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中，高分子底物与酶在超滤膜一边，而反应产物可以透过膜逸出。在这种情况下，酶本身仍是可溶的，只不过被固定在一个有限的空间内不能再自由流动。因此，用水不溶酶或固相酶的名称就不再恰当。在1971年第一届国际酶工程会议上，正式建议采用”固定化酶”的名称[1]。

早期阶段：1916年美国科学家NELSON和GRIFFIN最先发现了酶的固定化现象。他们发现固定化酶具有与游离酶有相同的催化活性。这一开创性的具有酶工程革命性的技术却被尘封了20多年，直到20世纪后半叶，这一简单的意外发现才被接受。

直到20世纪50年代，酶固定化技术的研究才真正有效地开展。比如：1953年，德国科学家GRUB-HOFER和SCHLEITH首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然后将淀粉酶、胃蛋白酶、羧肽酶和核糖核酸酶等与上述载体结合制备固定化酶；1955年，Dickey将AMP脱氢酶吸附在硅胶上[2]，1957年，Mclaren将胰凝乳蛋白酶采用物理吸附的方法固定于高岭石上[3]，Mitz及其合作者分别于1956年和1959年以离子交换树脂DEAE-纤维素固定过氧化物酶[4, 5]，1959年，Barnet等将核糖核酸酶吸附于阴离子交换剂Dowex-2和阳离子交换剂Dowex-50[6]。然而，在使用物理方法制备固定化酶的同时，科学家们对共价固定的方法也进行了探索，如：Campbell等采用重氮化纤维素结合固定化技术分离抗体[7]，Crubhofer 等通过重氮化共价结合法将多种酶固定在聚氨基苯乙烯树脂上[8]。

到20世纪60年代，固定化技术迅速发展；1969年日本千畑一郎利用固定化氨基酰胺酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸，是世界上固定化酶大规模应用的首例[9, 10]；在1973年酶工程会议上Sundaram等推荐使用固定化酶，即”immobilized enzyme”这个术语[11]。1980年，Trevan提出固定化酶的定义：酶的固定化就是通过某些方法将酶与载体相结合后成为不溶于含有底物的相中，从而使酶被富集或限制在一定的空间范围内进行酶解反应[12]。

我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是中国科学院微生物所和上海生化所的酶学工作者同时开始了固定化酶的研究工作。

1.1固定化酶特点[13, 14]

固定化酶具有许多优点：极易将固定化酶与底物、产物分开；可以在较长时间内进行分批反应和装柱连续反应；在大多数情况下，可以提高酶的稳定性；酶反应过程能够加以严格控制；产物溶液中没有酶的残留，简化了提取工艺；较水溶性酶更适合于多酶反应；可以增加产物的收率,提高产物的质量；酶的使用效率提高，成本降低。但是，固定化酶也有其不足之处，如固定化时，酶活力有损失；增加了固定化的成本，工厂开始投资大；只能用于水溶性底物，而且较适用于小分子。

1.2 固定化酶固定化方法[15]