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食品酶学导论:酶固定化技术发展历程

【摘要】:1971年,第一届酶工程会议正式建议采用固定化酶的名称。随着现代生物技术和材料、化工等相关学科的不断发展,酶的固定化技术的发展正逐步由粗放转向精细、由定性转向定量、由无序转向定向,在工业、医学、化学分析、亲和层析、环境保护、能源开发等方面的应用研究,已取得许多重要成果,但高品质固定化酶的获取与有效应用仍是该领域内研究人员追求的最终目标。

早在1916年,Nelson和Griffin首先发现酶不溶于水而具有酶活性这一现象。1948年Summer把刀豆脲酶制成非水溶性酶,也同样具有酶活力。1953年由Grubhofer和Schleith等采用聚氨苯乙烯树脂重氮化法实现了羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶和核糖核酸酶等酶的固定化

1960年日本著名学者千烟一郎将固定化酶应用到工业上,开始了氨基酰化酶的固定化研究。1969年,他成功地将固定化氨基酰化酶反应用于D L-氨基酸光学拆分上,实现了酶连续化反应,在世界上开创了固定化酶应用于工业生产的先例。

20世纪60年代后期,固定化酶的研究相继在美国和欧洲等国展开,瑞典Upsala大学的Porath教授对固定化酶进行了卓有成效的研究,最初主要将水溶性酶与不溶性载体结合起来,成为不溶于水的酶衍生物,所以又称为水不溶酶(Water insoluble enzyme)和固相酶(Solid phase enzyme)。但是后来发现,也可以把酶包埋在凝胶内,酶本身是可溶的,不过被固定在一个有限空间内。1971年,第一届酶工程会议正式建议采用固定化酶的名称。直到20世纪70年代初,日本千烟一郎又成功地采用有效载体在温和条件下将整个微生物菌体固定化并连续生产L-天冬氨酸,这是最早采用固定化活细胞进行工业生产的一个事例。(www.chuimin.cn)

我国固定化酶的研究起步较晚,开始于1970年,先在染料工业使用双功能试剂β-硫酸酯乙砜基苯胺引入固定化领域,用于多糖载体与多种酶共价结合,后来还研制成功固定化5′-磷酸二酯酶生产单核苷酸,固定化青霉素酰化酶生产6-氨基青霉烷酸(6-APA)和固定化葡萄糖异构酶生产高果糖果葡糖浆等,才成功应用于工业化生产。

随着现代生物技术和材料、化工等相关学科的不断发展,酶的固定化技术的发展正逐步由粗放转向精细、由定性转向定量、由无序转向定向,在工业、医学、化学分析亲和层析环境保护、能源开发等方面的应用研究,已取得许多重要成果,但高品质固定化酶的获取与有效应用仍是该领域内研究人员追求的最终目标。