【正文】 糖苷鍵生成不同長度的寡糖，液化淀粉速度快，最終產(chǎn)物為 α 極限糊精和少量的葡萄糖及麥芽糖。 八、酶在微水體系中的應用 有機合成 氧化 光學活性物質(zhì)的合成 手性藥物的合成 油和脂肪的精制（生物柴油） 生物表面活性劑的合成 肽的合成 其他的專一性合成 化學分析（膽固醇的測定） 聚合（高聚物合成，環(huán)保材料合成） 解聚 外消旋混合物的分離 脂肪酸酯的合成 酶催化的酯交換反應和酯合成反應也成功的應用到需要量小、價值高的食品、醫(yī)藥產(chǎn)品、化妝品添加劑的合成中。 應的相對速度。 用，可穩(wěn)定酶的催化活性構象。 （３） 固定化酶： 有機相中固定化后載體對酶的影響 中底物和產(chǎn)物的局部濃度。 （２） 化學修飾酶（疏水性修飾、反相膠束）： 例如： SOD酶經(jīng)糖脂修飾后變成脂溶性，它對溫度、 PH、蛋白酶水解的穩(wěn)定性均高于天然 SOD。 有些在水中不能實現(xiàn)的反應途徑，在有機介質(zhì)中卻成為主導反應。 認為：超活性是由圍繞在酶分子外面的表面活性劑這一外殼之較大剛性所引起。 （二）活性 單相共溶劑體系中，有機溶劑對酶活性影響 （ 1） 有機溶劑直接作用于酶 （ 2） 有些酶的活性會隨著某些有機溶劑濃度升高而增大，在某一濃度（最適濃度）達到最大值；若濃度再升高，則活性下降。 (3)必須考慮的其他因素 溶劑的密度、黏度、表面張力、毒性、廢物處理和成本等（溶劑因底物而宜） 溶劑參數(shù) lgP：即一種溶劑在辛醇 /水兩相間分配系數(shù)的常用對數(shù)值，它能直接反映溶劑的疏水性。 (3)對酶的直接影響，溶解于水層中的溶劑分子可以抑制處于水中的酶或使酶失活，酶與兩相界面的直接接觸也可導致酶的失活 2．選擇有機溶劑必須考慮因素 (1)有機溶劑與反應的匹配性（即相容性） 包括反應產(chǎn)物與溶劑的匹配性，極性產(chǎn)物傾向于保留在酶附近，可能引起產(chǎn)物抑制或不必要的副反應發(fā)生。 影響酶反應體系中需水含的因素 a．不同酶需水量不同 b. 同一種酶在不同有機溶劑中需水量不同 溶劑疏水性越強，需水量越少 二、有機溶劑的選擇 有機溶劑與酶活性： 溶劑主要是通過對體系中水、酶以及底物和產(chǎn)物的作用來間接地或直接地影響酶活性： (1)對吸附在酶分子上的水分的影響，溶劑可以奪走吸附在酶分子表面的必需水，破壞了維持酶蛋白構象的氫鍵和疏水作用，降低了酶的活性和穩(wěn)定性。因此非水體系又稱低水體系。不同酶與必需水結(jié)合的緊密程度及所結(jié)合的必需水量是不同的。 必需水 (Essential Water)： 維持酶催化活性所必須的最少量的水。 3． 選擇合適的溶劑及反應體系。 （一）有機相酶反應具備條件 1． 保證必需水含量。 (8) 由于酶不溶于有機溶劑中，所以是一個非均相反應體系。同時由于底物和產(chǎn)物的高脂溶性，使它們在酶分子表面的實際濃度較低 , 可以減少底物或產(chǎn)物對酶引起的抑制作用。 (4) 由于有機溶劑的存在 , 水量減少，大大降低了許多需要水參與的副反應，如酸酐的水解、氰醇的消旋化和?；D(zhuǎn)移等。 (2) 在適當?shù)臈l件下，可以改變酶促反應的熱力學平衡向有利于合成方向（而不是水解方向）進行。 例如在有機溶劑中，可以利用酶與配體的相互作用性質(zhì)，誘導改變酶分子的構象，調(diào)控酶的底物專一性 ,、立體選擇性和手性選擇性等。 優(yōu)點： 1)酶在有機介質(zhì)中由于水分子的減少，相對來說酶分子的構象表現(xiàn)出比水溶液中更具有“ 剛性 ” 特點。 現(xiàn)在非水酶學方法在 多肽合成、聚合物合成、藥物合成以及立體異構體拆分等 方面顯示出廣闊的應用前景 。 膜反應器 連續(xù)式 游離酶 固定化酶 清洗比較困難 噴射式反應器 連續(xù)式 游離酶 通入高壓噴射蒸汽，實現(xiàn)酶與底物的混合，進行高溫短時催化反應，適用于某些耐高溫酶的反應 1984年 A. Zaks 和 Klibanov 首次發(fā)表了關于非水相介質(zhì)中脂肪酶的催化行為及熱穩(wěn)定性的研究報道，引起了廣泛的關注。 流化床反應器 分批式 流加分批式 連續(xù)式 固定化酶 流化床反應器具有混合均勻，傳質(zhì)和傳熱效果好，溫度和 pH值的調(diào)節(jié)控制比較容易，不易堵塞，對粘度較大反應液也可進行催化反應。 填充床式反應器 連續(xù)式 固定化酶 密度大，可以提高酶催化反應的速度。 六、噴射式反應器 利用高壓蒸汽的噴射作用，實現(xiàn)酶和底物的混合，進行高溫短時催化反應的一種反應器。 膜反應器可以制成平板型、螺旋型、管型、中空纖維型、轉(zhuǎn)盤型等多種形狀。 膜反應器（ membrane reactor, MR）可以用于游離酶的催化反應，也可以用于固定化酶的催化反應。 四、鼓泡式反應器 (bubble column reactor, BCR ) 利用從反應器底部通入的氣體產(chǎn)生的大量氣泡，在上升過程中起到提供反應底物和混合兩種作用的一類反應器，是一種無攪拌裝置的反應器。 FBR可用于處理黏度較大和含有固體顆粒的底物溶度，同時，亦可用于需要供氣體或排放氣體的酶反應（即固、液、氣三相反應）。 適用于固定化酶進行連續(xù)催化反應。 三、流化床反應器（ FBR） 底物溶液以足夠大的流速向上通過固定化酶床層，使固體顆粒處于流化狀態(tài)。 ? 缺點是：傳質(zhì)和熱系數(shù)相對較低，固定化酶顆粒大小會影響壓降和內(nèi)擴散阻力。 ? 填充床反應器（ Packed Reactor,PBR） ,優(yōu)點是：高效率、易操作、結(jié)構簡單等，因而， PBR是目前工業(yè)生產(chǎn)及研究中應用最為普遍的反應器。 適于有底物抑制場合 。 連續(xù)攪拌罐式反應器 （ Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR） 催化劑采用顆粒狀的固定化酶，少數(shù)應用片狀固定化酶。 分類： 按結(jié)構分為： 攪拌罐式反應器 鼓泡式反應器 填充床式反應器 流化床式反應器 膜反應器 噴射反應器 按操作方式： 間歇（分批）式 連續(xù)式 半連續(xù)式（包括流加） 理想型： 連續(xù)操作活塞式反應器（ CPFR） 連續(xù)操作攪拌式反應器（ CSTR） （一）攪拌罐式反應器（ Stirred Tank Reactor, STR） 組成： 反應罐 攪拌器 保溫裝置 分類： 分批攪拌罐式反應器 流加分批攪拌罐式反應器 連續(xù)攪拌罐式反應器 分批攪拌罐式反應器 (BSTR) 將酶和底物溶液一次性加到反應器中，在一定條件下反應一段時間，然后將反應液全部取出。 七、酶反應器 生物反應器： 利用生物催化劑進行生物技術產(chǎn)品生產(chǎn)的反應裝置稱為生物催化反應器，一般稱為生物反應器（ Bioreactor） ? 發(fā)酵罐 （ fermenter）：細胞生物反應器 ? 生化反應器 （ biochemical reactor） ? 生物反應器： 傳統(tǒng)的發(fā)酵罐、酶反應器、固定化酶或固定化細胞反應器、動植物細胞培養(yǎng)用反應器和光合生物反應器。 （五）固定化酶的優(yōu)缺點 優(yōu)點： 極易將產(chǎn)物和底物分開；可以在較長時間內(nèi)進行反復分批反應和裝柱連續(xù)反應；在大多數(shù)情況下，可以提高酶的穩(wěn)定性；酶反應過程可以嚴格控制；產(chǎn)物中沒有酶的殘留，簡化了工業(yè)設備；較水溶性酶更適合于多酶反應；可以增加產(chǎn)物的收得率，提高產(chǎn)物的質(zhì)量；酶使用效率提高，成本降低。 固定化酶的總活力與用于固定化的酶總活力的百分比。 它與載體結(jié)構 、 顆粒大小 、底物相對分子質(zhì)量及酶的結(jié)合效率有關 。此外，在高離子強度下，酶的動力學常數(shù)幾乎不變。在一般情況下，固定化后酶的失活速度下降，最適溫度也隨之提高。 如果酶反應產(chǎn)生酸或消耗酸時 ， pH值曲線會發(fā)生顯著變化 （ 曲線向右移動或向左移動 ） ， 最適 pH值也會相應變化 。它是衡量固定化酶操作穩(wěn)定性的關鍵。 經(jīng)固定化后，大多數(shù)酶的穩(wěn)定性提高，這對實際應用十分有利。在選用固定化細胞作為催化劑時，應考慮到底物和產(chǎn)物是否容易通過細胞膜，膜內(nèi)是否存在產(chǎn)物分解系統(tǒng)和其他副反應系統(tǒng)，或者說雖有這兩種系統(tǒng)，但是否可事先用熱處理或pH值調(diào)整等簡單方法使之失效。 優(yōu)點：固定化后酶活基本沒有損失，它還保留了細胞原有的多酶系統(tǒng)，對于多步催化轉(zhuǎn)換的反應，優(yōu)勢更加明顯，而且勿需輔酶的產(chǎn)生，直接將微生物細胞固定化，不僅可以免去提純酶的步驟。 （ 二 ） 細胞的固定化方法 細胞固定化的主要方法有用載體對細胞的包埋法和利用載體與細胞之間吸引力的吸附法兩種。利用各種類型的膜將酶封閉起來，這類膜能使小分子產(chǎn)物和底物通過，而酶和其他的高分子不能通過。常與交聯(lián)法結(jié)合達到加固的目的，如先用明膠包埋，再用戊二醛交聯(lián)等。采用明膠、卡拉膠、海藻酸鈉或淀粉等天然高分子化合物作為包埋劑時，可以將酶直接與溶膠態(tài)的包埋劑混合凝膠化。 缺點：僅適用于小分子底物和產(chǎn)物的酶，因為只有小分子物質(zhì)才能擴散進入高分子凝膠的網(wǎng)格，并且這種擴散阻力還會導致固定化酶動力學行為的改變和酶活力的降低。將酶或微生物包埋在高分子凝膠網(wǎng)格中的包埋法稱為凝膠網(wǎng)格包埋型，將其包埋在高分子半透膜中的包埋法稱為微囊型。 特點：反應條件比較激烈，固定化酶的活力回收率較低，但盡量降低交聯(lián)劑濃度和縮短反應時間，會有助于固定化酶比活力的提高。它與共價結(jié)合法的區(qū)別是它使用交聯(lián)劑而不用載體 。 （ 2） 共價交聯(lián)法 。 可與載體結(jié)合的酶的功能團： α 或 ε NH2，α 、 β 或 γ 羧基，巰基，咪唑基，酚基等，但參與共價結(jié)合的氨基酸殘基應當是酶催化活性的非必需基因，否則可能會導致固定后酶活力完全喪失。 （ 1）共價結(jié)合法。 優(yōu)點：操作簡單，處理條件溫和，能得到酶活回收率較高的固定化酶。通過離子效應，將酶分子固定到含有離子交換基團的固相載體上。 缺點：酶與載體結(jié)合力弱、酶易脫落等。吸附的載體：包括無機載體（活性炭、石英砂、多孔玻璃、氧化鋁、硅膠、磷酸鈣）和有機載體（淀粉、谷蛋白、纖維素、葡聚糖、瓊脂糖、聚丙烯酰胺）等。 六、酶的固定化 六、酶的固定化 （一）酶的固定化方法 （ 1）物理吸附法。 :反應結(jié)束后，酶即使仍有活性，也難以回收，成本提高，難于連續(xù)化生產(chǎn)。 方法：終止法 稀鹽酸 測吸光度 α淀粉酶可隨機地作用于淀粉中的 α1,4糖苷鍵，生成葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖、糊精等還原糖，同時使淀粉的粘度降低，因此又稱為液化酶。 酶偶聯(lián)法 指選擇另一種酶與酶發(fā)生偶聯(lián)反應，即第一種酶 E1所催化的產(chǎn)物作為 E2的底物，通過測定第二個酶促反應產(chǎn)物的量變化來測的活力，此法適用于活力不高或所催化產(chǎn)物不便測定的一些酶活力測定。連續(xù)法使用方便，一個樣品可多次測定，但很多酶反應不能用該法測定。幾乎所有的酶都可根據(jù)這一原理，設計出測定其活力的具體方法。 測定酶活力可采用中止反應法 、 連續(xù)反應法 ， 或采用自動化酶分析儀操作進行 。 如蛋白酶的活力，可據(jù)酶催化酪蛋白水解生成的酪氨酸與酚試劑作用藍色反應，再用比色法測定之。酶的純度也可用酶的比活力來衡量。 比活力：每毫克酶蛋白具有的酶活力單位數(shù)。 （七）酶的純度與酶活力 許多分離方法都可用于檢驗酶的純度，實驗室常用聚丙烯酰胺凝膠電泳來檢驗酶的純度。 ，為選擇適當方法和條件提供了直接依據(jù)。 分離步驟、方法和成本間的關系 提取、分離、純化、制劑 （六）酶的分離純化應注意的問題 低溫、不能過酸、過堿等。 （五）酶分離純化的原則 這一原則要貫穿純化工作的始終，在后期尤為重要。然后可以通過改變緩沖液的離子強度和 pH值的方法，也可以使用濃度更高的同一配體溶液或親和力更強的配體溶液，將酶洗脫下來 ?？梢苑蛛x和檢出等電點相差僅 。 先從陽極頂端擴散裝入一種酸（如磷酸），然后從陰極端擴散裝入一種堿（如乙醇胺），用具有不同等電點的脂肪族聚氨基聚羧基化合物作為兩性電介質(zhì)載體，當陰陽兩極通電以后電介質(zhì)在一定范圍內(nèi)便形成 pH值梯度，當該載體電介質(zhì)同樣品一起電泳時，蛋白質(zhì)便朝其各自等電點相等的 pH值位置移動而被濃縮。電泳分離的蛋白質(zhì)量通常較小（約數(shù)毫克），常用作分析用。