磁性纳米材料固定纤维素酶研究进展

3.0 闻远设计 2024-04-20 107 4 17.43KB 3 页免费

侵权投诉

磁性纳米材料固定纤维素酶研究进展

木质纤维素是地球上已知的最为丰富的可再生有机物质，利用纤维素酶的生物催化能力可将大

量未被利用的废弃木质纤维素转化为生物乙醇[1],具有可观的经济效益和环境效益。酶的水解

过程是木质纤维素转化为生物乙醇的关键步骤，但游离纤维素酶在工业上的应用并不理想 :游

离的纤维素酶在高温、强酸、强碱、高离子浓度及存在部分有机溶剂等条件下不够稳定，容易

失活而降低其催化能力，难以实现回收和重复利用，造成了在工业应用上的很大限制。采用固

定化技术对纤维素酶进行固定，可提高其稳定性和抗抑制性，使其能重复使用，在一定程度上

提高其催化活性和选择性[2-4].但是酶的固定化技术中酶使用后的分离限制了酶固定化技术的进

一步应用，其中载体材料的选择影响着酶的活性以及后续工艺的开展，是现今研究的关键之一

[5].在多种载体材料中，磁性纳米载体除可有效固定化纤维素酶外，还可利用外加磁场替代工

业生产中的传统搅拌方式 ;与其他载体材料相比，磁性纳米载体无毒、比表面积大、机械强度

优良。复合型的纳米磁性材料是将纳米磁性材料与特定的载体材料相结合设计的新型载体材

料，目前这方面的技术具有很大的发展潜力。

本文介绍了纤维素酶的固定化技术发展进程，就近年来的研究热点--磁性纳米材料载体，总结

归纳了建立在磁性纳米材料载体上的纤维素酶固定化方法研究，着重分析了以壳聚糖-磁性纳

米材料为代表的复合载体的优缺点以及进一步开发的方向，旨在为后续的纤维素酶固定化研究

提供一定的参考。

1纤维素酶固定化发展过程

酶的固定化技术最早由 Nelson 和Griffin[6]在1916 年提出，他们发现将蔗糖酶与氧化铝和焦炭

结合以后，蔗糖酶仍具有催化活性。至 20 世纪 80 年代这一意外的发现才被接受为近代酶固定

化技术的基石，随后固定化酶的技术得到了长足的发展[7].

现阶段，酶的固定化（Immobilization of enzymes）主要是指利用物理或化学的方法将酶束缚在

一定区域内，使得酶分子仍能进行其特有的催化反应并能有效回收重复使用的技术[8,9].传统意

义上用来固定化酶的载体也可以特异性地用来固定纤维素酶[10], 其中最为常见的种类包括 :无

机载体、合成高分子载体、天然高分子载体以及复合载体等[11],各类载体都有广泛的应用。

无机载体是最早应用于固定化酶的载体材料，之后载体除了充当酶的固定化支持物以外，在实

际应用中还可以用于改造酶的性质、提高酶的催化活性、稳定性与选择性[12,13].高分子载体

（天然及合成载体）相对于无机载体，可供修饰的官能团增多，其表面性质、电荷分布和尺寸

大小都可以预先设计以满足实际要求[14].复合载体兼具了组合材料的优良性质，不再单一选择

载体材料，具有更加自由的开发空间。各类固定化载体在实际研究中并没有严格的时间先后顺

序和绝对的优劣性，这是由于纤维素酶分子结构的复杂性和多样性，不可能有一种固定化方法

和固定化载体是适用于每一种工业应用的。

因此，针对需要研究的酶的使用状况开发及选择新的固定化方法和固定化载体显得尤为重要。

近年来，纳米材料的优良性能逐渐显现[15],研究者们逐渐把目光投向开发纳米材料作为酶的固

定化载体研究[16].从实际应用的层面出发，纳米材料也是一类特殊的无机载体，因此兼具了无

机载体的优良性质，纳米材料是指广义上三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或者由该尺

度范围的物质为基本结构单元所构成的材料，同时纳米尺寸的物质因具有与宏观物质所迥异的

表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等，可以构建不同的形状[17,18],应用于制备固定化

纤维素酶[19].在实验室阶段，纳米粒子作为纤维素酶固定化载体时表现出了优良的性质[20],但

是实际工业生产中仍然存在不易分离、酶固载率偏低和酶活力回收率较低等问题。为了有效的

解决上述问题，研究者们通过固定化策略的改进[21],包括结合不同的固定化技术、设计开发新

的固定化载体以及固定化条件，来提高固定化酶的催化活性、选择性和稳定性，磁性纳米材料

的应用是其中一个有效方法[22].当固定化酶载体具有磁性时，制备得到的固定化酶易于从反应

体系中分离回收，操作简单 ;同时可以利用外加磁场代替传统的搅拌方式。

2磁性纳米材料固定纤维素酶研究进展

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

免费 4人已下载

立即下载

摘要：

磁性纳米材料固定纤维素酶研究进展木质纤维素是地球上已知的最为丰富的可再生有机物质，利用纤维素酶的生物催化能力可将大量未被利用的废弃木质纤维素转化为生物乙醇[1],具有可观的经济效益和环境效益。酶的水解过程是木质纤维素转化为生物乙醇的关键步骤，但游离纤维素酶在工业上的应用并不理想:游离的纤维素酶在高温、强酸、强碱、高离子浓度及存在部分有机溶剂等条件下不够稳定，容易失活而降低其催化能力，难以实现回收和重复利用，造成了在工业应用上的很大限制。采用固定化技术对纤维素酶进行固定，可提高其稳定性和抗抑制性，使其能重复使用，在一定程度上提高其催化活性和选择性[2-4].但是酶的固定化技术中酶使用后的分离限制...

展开>> 收起<<

磁性纳米材料固定纤维素酶研究进展.docx

共3页,预览1页

还剩页未读，继续阅读

磁性纳米材料固定纤维素酶研究进展

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择: