固定化酶反應(yīng)器ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-01-05 09:15本頁(yè)面
【正文】 或過(guò)低都對(duì)催化不利 ， 甚至引起酶的變性失活 。 ? 在操作過(guò)程中進(jìn)行 pH的調(diào)節(jié)時(shí) ， 一定要一邊攪拌一邊慢慢加入稀酸或稀堿溶液 ， 以防止局部過(guò)酸或過(guò)堿而引起酶的變性失活 。 重金屬離子 ? 重金屬離子例如 鉛離子 (Pb2+)、 汞離子 (Hg2+)等會(huì)與酶分子結(jié)合而引起酶的不可逆變性 。 因此 ， 在酶反應(yīng)器的操作過(guò)程中 ， 要盡量避免重金屬離子的存在 。 ? 為了避免從原料或者反應(yīng)器系統(tǒng)帶進(jìn)某些重金屬離子給酶分子造成不利影響 ， 必要時(shí)可以 添加適量的 EDTA等金屬螯合劑 ， 以除去重金屬離子對(duì)酶的危害 。 剪切力 ? 在酶反應(yīng)器的操作過(guò)程中 ， 剪切力是引起酶變性失活的一個(gè)重要因素 。 所以在攪拌式反應(yīng)器的操作過(guò)程中 ， 要防止過(guò)高的攪拌速度對(duì)酶特別是固定化酶結(jié)構(gòu)的破壞 ； ? 在 流化床式反應(yīng)器 和 鼓泡式反應(yīng)器 的操作過(guò)程中 ， 要控制流體的流速 ， 防止 固定化酶顆粒的過(guò)度翻動(dòng)和碰撞而引起固定化酶的結(jié)構(gòu)破壞 。 保護(hù)劑 ? 為了防止酶的變性失活 ， 在操作過(guò)程中 ， 可以添加某些保護(hù)劑 ， 以提高酶的穩(wěn)定性 ， 例如在淀粉酶的催化過(guò)程中添加 鈣 離子等 。 ? 酶作用 底物的存在往往對(duì)酶有保護(hù)作用 ， 所以在操作時(shí)一般先將底物溶液加進(jìn)反應(yīng)器中 ， 然后再將 酶加到底物溶液中進(jìn)行催化反應(yīng) 。 防止微生物的污染 ? 在應(yīng)用酶反應(yīng)器進(jìn)行催化反應(yīng)過(guò)程中 ， 由于酶的作用底物或反應(yīng)產(chǎn)物往往只有一 、 二種 ， 一般情況下不具備微生物生長(zhǎng) 、 繁殖的基本條件； ? 在酶反應(yīng)器進(jìn)行操作時(shí) ， 與微生物發(fā)酵和動(dòng) 、植物細(xì)胞培養(yǎng)所使用的反應(yīng)器有所不同 ， 一般不必在嚴(yán)格的無(wú)菌條件下進(jìn)行操作 ， 然而這并不意味著 酶反應(yīng)器的操作過(guò)程不必防止微生物污染 。 ? 不同酶的催化反應(yīng) ， 由于底物 、 產(chǎn)物和催化條件各不相同 ， 在催化過(guò)程中受到微生物污染的可能性存在很大差別 。 ? 一些 酶催化反應(yīng)的底物或產(chǎn)物對(duì)微生物的生長(zhǎng) 、繁殖有抑制作用 ， 例如 ， 乙醇氧化酶催化乙醇氧化反應(yīng) ， 青霉素酰化酶催化青霉素或頭孢菌素反應(yīng)等 ， 其受微生物污染的情況較少 。 ? 有些 酶的催化反應(yīng)溫度較高 ， 例如 ， α淀粉酶 ，Taq DNA聚合酶等的反應(yīng)溫度在 50 ℃ 以上 ，一般微生物無(wú)法生長(zhǎng) 。 ? 有些酶催化反應(yīng)的 pH較高或較低 ， 例如 ， 胃蛋白酶在 pH ， 堿性蛋白酶在 pH ， 對(duì)微生物有抑制作用 。 ? 有些酶可以 在非水介質(zhì)中進(jìn)行催化反應(yīng) ， 例如脂肪酶在有機(jī)介質(zhì)中催化轉(zhuǎn)酯反應(yīng)等 ， 在有機(jī)介質(zhì)中 ， 微生物難以生長(zhǎng)繁殖 ， 微生物污染的可能性甚微 。 ? 而 有些酶催化反應(yīng)的底物或產(chǎn)物是微生物生長(zhǎng) 、繁殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) ， 例如 淀粉酶類 催化淀粉水解生成糊精 、 麥芽糖 、 葡萄糖等 ， 蛋白酶類 催化蛋白質(zhì)水解生成蛋白胨 、 多肽 、 氨基酸等 ， 在反應(yīng)過(guò)程中或者在反應(yīng)結(jié)束后 ， 在適合微生物生長(zhǎng)繁殖的情況下 ， 必須注意防止微生物的污染 。 ? 酶反應(yīng)器的操作必須符合必要的衛(wèi)生條件 ， 尤其是在生產(chǎn) 藥用或食用產(chǎn)品時(shí) ， 衛(wèi)生條件要求較高 ， 應(yīng)盡量避免微生物的污染 。 因?yàn)槲⑸锏奈廴静粌H影響產(chǎn)品質(zhì)量 ， 而且微生物的孳生 ，還會(huì)消耗一部分底物或產(chǎn)物 ， 產(chǎn)生無(wú)用甚至有害的副產(chǎn)物 ， 還會(huì)增加產(chǎn)物分離純化的困難 。 ? 在酶反應(yīng)器的操作進(jìn)程中 ， 防止微生物污染的主要措施有： ? ① 保證生產(chǎn)環(huán)境的清潔 、 衛(wèi)生 ， 要求符合必要的衛(wèi)生條件； ? ② 反應(yīng)器在使用前后 ， 都要進(jìn)行清洗和適當(dāng)?shù)南咎幚恚? ? ③ 在反應(yīng)器的操作過(guò)程中 ， 要嚴(yán)格管理 ， 經(jīng)常檢測(cè) ， 避免微生物污染； ? ④ 必要時(shí) ， 在反應(yīng)液中適當(dāng)添加對(duì)酶催化反應(yīng)和產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有不良影響而又可以殺火或抑制微生物生長(zhǎng)的物質(zhì) ， 以防止微生物的污染； ? ⑤ 在不影響酶催化活性的前提下 ， 選擇在 較高的溫度 (如 45℃ 以上 )， 較高或較低的 pH條件下進(jìn)行操作 ， 以防止微生物污染 。 酶反應(yīng)器生產(chǎn)能力下降的原因及對(duì)策 ? 在酶反應(yīng)器操作過(guò)程中 ， 其生產(chǎn)能力是逐漸下降的 。 其原因是多方面的 ， 但是 ， 主要原因是固定化酶活性的下降或損失 。 造成固定化酶活性的損失可能有下列原因： ? ① 酶本身的失活 ； ? ② 酶從載體上脫落； ? ③ 載體的破碎或溶解 。 ? 在反應(yīng)器中 ， 酶活力可因變性而失活 。 酶變性一般是由于 受到熱 、 快速攪拌所 產(chǎn)生 的高剪切力和泡沫表面張力所引起的 。 ? 為了防止變性 ， 操作溫度不宜過(guò)高 ， 攪拌速度不宜過(guò)快 。 酶活力還可能由于中毒而喪失 。 這是由于底物溶液中的 重金屬離子 等毒物所引起的 。 為了防止中毒 ， 要求所用試劑和水不含毒物 。 ? 反應(yīng)器容易被微生物污染 ， 而微生物所產(chǎn)生的蛋白酶能使酶活力喪失 。 為了防止微生物污染 ，可以 提高操作溫度 (45℃ )， 并 使反應(yīng)液的 pH盡量偏離中性 。 也可以將底物溶液進(jìn)行過(guò)濾除菌 ， 或者用甲苯或甲醛進(jìn)行處理 。 ? 顆粒狀固定化酶 ， 特別是 微膠囊 包埋的固定化酶 ， 如果將它放在 攪拌式反應(yīng)罐 中 ， 由于攪拌所產(chǎn)生的剪切力的作用 ， 可以使它破碎 。 ? 如果將它裝進(jìn) 固定床反應(yīng)器 ， 由于高流速的底物溶液所產(chǎn)生的摩擦力的作用 ， 可以使固定化酶的載體變成 小顆粒 。 這些小顆粒難以停留在反應(yīng)器中繼續(xù)使用 。 ? 用 吸附法制備的固定化酶在反應(yīng)器 中與反應(yīng)液長(zhǎng)時(shí)間接觸時(shí) ， 常發(fā)生解吸 ， 即酶從載體上脫落下來(lái) 。 如果固定化酶的載體是親水性聚合物 ，在酶促反應(yīng)過(guò)程中 ， 載體逐漸被溶解 。 載體的化學(xué)結(jié)構(gòu)力求均一 ， 可以避免溶解 。 ? 在反應(yīng)器中 ， 酶的表觀活力 可因反應(yīng)器中液體流動(dòng)狀態(tài)不規(guī)則 ， 或者在反應(yīng)器中分布情況變壞而下降 。 例如：當(dāng)反應(yīng)器中有 超濾膜截留大分子物質(zhì)時(shí) ， 酶或固定化酶可能在出口處積累；如果底物溶液中有 油脂 、 多糖等物質(zhì)將固定化酶包裹時(shí) ， 酶活力會(huì)因此而下降 。 四、酶工程在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用 ? 1. 固定化細(xì)胞法生產(chǎn) 6氨基青霉烷酸 ? 2. 固定化酶法生產(chǎn) 5’復(fù)合單核苷酸 ? 3. 固定化酶法生產(chǎn) L氨基酸 ?謝謝！
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