微生物與酶制劑

關(guān)于微生物與酶制劑一、酶制劑概述酶制劑是所有活的有機(jī)體所產(chǎn)生的由氨基酸組成的蛋白質(zhì)，它可以控制許多反應(yīng)過程和組織、動(dòng)物、人類以及微生物的生物活動(dòng)，它是新陳代謝中必不可少的要素。酶制劑是指從生物中提取的具有酶特性的一類物質(zhì)，主要作用是催化食品加工過程中各種化學(xué)反應(yīng)，改進(jìn)食品加工方法。

我國已批準(zhǔn)的有木瓜蛋白酶、α—淀粉酶制劑、精制果膠酶、β—葡萄糖酶等6種。酶制劑來源于生物，一般地說較為安全，可按生產(chǎn)需要適量使用。

第2頁,共73頁，2024年2月25日，星期天1.我國酶工業(yè)發(fā)展階段1965無錫酶制劑廠BF-7658淀粉酶，首先用在淀粉加工和紡織退漿上，這是我國首次應(yīng)用。1979利用黑曲UV-11糖化酶菌種進(jìn)行糖化酶生產(chǎn)，首先在白酒、酒精行業(yè)推廣應(yīng)用，提高了出酒率。1990年，2709堿性蛋白酶在洗滌劑行業(yè)上應(yīng)用，當(dāng)時(shí)由于這種顆粒酶的出現(xiàn)，使加酶洗衣粉開始風(fēng)行全國。1992年，1.398中性蛋白酶，166中性蛋白酶在毛皮制革行業(yè)上推廣應(yīng)用，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。1995年，無錫酶制劑廠首先引進(jìn)了耐高溫α-淀粉酶和高轉(zhuǎn)化率液體糖化酶，在國家科委成果辦公室的推動(dòng)下，將完成的"新雙酶法在淀粉質(zhì)原料深加工工業(yè)中應(yīng)用"科研項(xiàng)目在酒精、味精、制糖、啤酒等行業(yè)進(jìn)行了推廣，從此"雙酶法"技術(shù)在全國迅速得以發(fā)展。二、酶制劑工業(yè)的發(fā)展第3頁,共73頁，2024年2月25日，星期天1998年，國外酶制劑大公司紛紛到中國建廠和合資，引進(jìn)了國外先進(jìn)設(shè)備、優(yōu)良菌種、新型酶制劑，給中國酶制劑帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。1998年，美國最大的酶制劑公司--杰能科國際公司和中國最大的酶制劑公司無錫酶制劑廠合資，成立"無錫杰能科生物工程有限公司"，將杰能科國際公司的新型復(fù)合酶源引進(jìn)中國。2005年，杰能科正式成為丹尼斯克的全資子公司，繼續(xù)拓展酶制劑的全球市場。2006年，酶制劑進(jìn)入了全新的發(fā)展階段，向"高檔次、高活性、高質(zhì)量、高水平"方向發(fā)展，向?qū)Ｓ妹钢苿┖吞胤N復(fù)合酶制劑發(fā)展，向新的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，向新型糖類、面粉加工、肉類、油脂、調(diào)味品、飼料、紡織、紙漿、環(huán)保等方面發(fā)展。第4頁,共73頁，2024年2月25日，星期天2.國內(nèi)酶制劑銷售額比例第5頁,共73頁，2024年2月25日，星期天3.國際市場酶制劑銷售額比例

2001年工業(yè)酶制劑的世界市場約為15億美元用于制藥工業(yè)與精細(xì)化學(xué)工業(yè)約1.2億~1.5億美元第6頁,共73頁，2024年2月25日，星期天4．國內(nèi)外酶制劑生產(chǎn)應(yīng)用差異1．規(guī)模：國外多公司重組國內(nèi)重復(fù)建設(shè)、效益低2投入：國外：開發(fā)經(jīng)費(fèi)高達(dá)15%，甚至19%銷售額國內(nèi)：研究、開發(fā)投入不足，占1%銷售額3開發(fā)重點(diǎn)國外：大力研制、開發(fā)新酶種和新用途國內(nèi)：品種少、劑型少第7頁,共73頁，2024年2月25日，星期天5．我國酶制劑工業(yè)的若干對策

1．走集約化、規(guī)?；?jīng)營2．加大科研投入3．發(fā)展具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)4．調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、大力開發(fā)新品種第8頁,共73頁，2024年2月25日，星期天三、種類及其應(yīng)用一．α-淀粉酶1. 耐高溫α-淀粉酶2. 高效耐高溫α-淀粉酶3. 洗滌劑α-淀粉酶4. 中溫α-淀粉酶二．糖化酶1．葡萄糖糖化酶2．高效糖化酶3．強(qiáng)效糖化酶4．新型液體糖化酶第9頁,共73頁，2024年2月25日，星期天其他品種三． ?-淀粉酶四． 葡聚糖酶五． 轉(zhuǎn)苷酶六． 果膠酶七． 蛋白酶八． 木聚糖酶九． 脂肪酶十． 纖維素酶第10頁,共73頁，2024年2月25日，星期天用途作用酶的名稱酶的來源食品加工業(yè)1生產(chǎn)麥芽糖2果汁提取3生產(chǎn)高甜天冬精4生產(chǎn)果聚糖5果實(shí)防霉1β-淀粉酶2纖維素酶3某種熱穩(wěn)定酶4未定5幾丁質(zhì)酶1細(xì)菌2曲霉3嗜熱脂肪芽孢桿菌4環(huán)狀芽孢桿菌5木霉環(huán)境保護(hù)1降解纖維素2分解地下水污染物-三氯乙烯3紙漿漂白及廢糖蜜水處理4原油脫硫，降低空氣污染1木糖酶2三氯乙烯3木質(zhì)素過氧化氫酶4未定1某種真菌2大腸桿菌工程菌3白腐菌4紅球菌生物化工1生產(chǎn)丙烯酰胺2在特殊條件下將煤轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料1腈水合酶2氫氧化酶1綠真假單胞菌2腸道變形桿菌醫(yī)療衛(wèi)生1用于診斷心臟病和肝病2用于分析血清中的尿酸濃度3用于測定血清中的膽紅素水平1胞內(nèi)L-蘋果酸酶2尿酸酶3膽紅素氧化酶1嗜熱芽孢桿菌2苛求芽孢桿菌3疣孢漆斑菌紡織業(yè)使用羊毛表面手感硬的蛋白質(zhì)分解，使羊毛表面變的柔軟有光澤中性耐熱蛋白酶工程酵母第11頁,共73頁，2024年2月25日，星期天開發(fā)的一般程序樣品采集菌種分離初篩復(fù)篩搖瓶實(shí)驗(yàn)最佳產(chǎn)酶條件組合研究微生物育種物理誘變化學(xué)誘變分子改造遺傳工程基因工程酶制備收集發(fā)酵液收集菌體胞外酶破碎胞內(nèi)酶酶學(xué)研究產(chǎn)品擴(kuò)大第12頁,共73頁，2024年2月25日，星期天果蔬加工四、酶制劑在食品工業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)食品工業(yè)是用酶大戶，目前已在烘焙、果蔬加工、奶制品、肉類加工和蛋白質(zhì)水解等行業(yè)廣泛應(yīng)用。目前酶制劑品種還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足食品工業(yè)需要，酶制劑工業(yè)正不斷推出新型酶制劑、復(fù)合酶制劑、高活力和高純度特殊酶制劑來滿足日益發(fā)展的食品工業(yè)需要。第13頁,共73頁，2024年2月25日，星期天奶制品工業(yè)酶在乳制品中最主要的應(yīng)用，是蛋白酶的應(yīng)用，特別是用凝乳酶加工奶酪和用乳糖酶將乳糖分解以提高有乳糖不耐受癥的人對乳制品的消化力。第14頁,共73頁，2024年2月25日，星期天五、酶制劑在飼料工業(yè)中應(yīng)用酶作為飼料添加劑的研究及應(yīng)用發(fā)展很快，范圍也越來越廣。酶制劑由單一型轉(zhuǎn)向復(fù)合型，多種酶搭配使用，起到互補(bǔ)作用，效果更加顯著。進(jìn)一步開發(fā)活性強(qiáng)、價(jià)位低的專用酶制劑是發(fā)展的一個(gè)趨勢。酶制劑具有作用效果顯著、效益高、安全無毒，能夠最大限度地提高飼料的利用率和消化率，增加某些有限制用量的飼料原料的使用，進(jìn)一步擴(kuò)大非常規(guī)飼料資源的開發(fā)，促進(jìn)動(dòng)物的生長，減少動(dòng)物體內(nèi)氮、磷及礦物質(zhì)的排泄量，減輕對環(huán)境的污染。在可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)中，最有效地使用非常規(guī)飼料和當(dāng)?shù)氐娘暳腺Y源具有重大意義。第15頁,共73頁，2024年2月25日，星期天六．酶制劑在造紙生產(chǎn)中的應(yīng)用1．在造紙行業(yè)上生物技術(shù)的應(yīng)用流程2．酶法用于纖維改造第16頁,共73頁，2024年2月25日，星期天直接利用微生物酶——（1）不穩(wěn)定。在高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿下。（2）易失活。即使在最適合的條件下反應(yīng)。（3）回收困難。用適當(dāng)方法提取目的產(chǎn)物后，殘存酶回收困難。（4）反應(yīng)速度減慢。隨著反應(yīng)時(shí)間的推移。（5）經(jīng)濟(jì)上不合算。一次性反應(yīng)后不能再次使用。阻礙了微生物酶的應(yīng)用和發(fā)展。研制固定化酶和固定化菌體七．固定化酶技術(shù)第17頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

1953年，Grubhofev和Schleith首先開始了酶固定化研究，并第一次實(shí)現(xiàn)了酶的固定化。

1960年，日本的千畑一郎開始了氨基?；腹潭ɑ芯?，開始了將固定酶應(yīng)用在工業(yè)上的第一步。

1969年，千畑一郎成功地將氨基?；阜磻?yīng)用于DL-AA的光學(xué)分析，實(shí)現(xiàn)了酶連續(xù)反應(yīng)的工業(yè)化。這是世界上固定化酶用于工業(yè)的開端。

1973年，千畑一郎再次在工業(yè)上成功地固定化大腸桿菌細(xì)胞，成功實(shí)現(xiàn)了L-天冬氨酸連續(xù)生產(chǎn)。第18頁,共73頁，2024年2月25日，星期天什么是固定化酶？水溶性酶水不溶性載體水不溶性酶（固定化酶）固定化技術(shù)第19頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化酶固定在載體上并在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行生命活動(dòng)的細(xì)胞稱為固定化細(xì)胞.該細(xì)胞能進(jìn)行正常的生長、繁殖和新陳代謝，又稱固定化活細(xì)胞或固定化增殖細(xì)胞。第20頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化酶的優(yōu)缺點(diǎn)多次使用可以裝塔連續(xù)反應(yīng)優(yōu)點(diǎn)：純化簡單提高產(chǎn)物質(zhì)量應(yīng)用范圍廣缺點(diǎn)：首次投入成本高大分子底物較困難第21頁,共73頁，2024年2月25日，星期天影響固定化酶性質(zhì)的因素1．酶本身的變化，主要是由于活性中心的氨基酸殘基、高級(jí)結(jié)構(gòu)和電荷狀態(tài)等發(fā)生了變化。2．載體的影響（1）分配效應(yīng)（2）空間障礙效應(yīng)（3）擴(kuò)散限制效應(yīng)3.固定化方法的影響第22頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化后酶性質(zhì)的變化1．固定化對酶活性的影響：酶活性下降，反應(yīng)速度下降2．固定化對酶穩(wěn)定性的影響（1）操作穩(wěn)定性提高（2）貯存穩(wěn)定性比游離酶大多數(shù)提高。

(3)對熱穩(wěn)定性，大多數(shù)升高，有些反而降低。

(4)對分解酶的穩(wěn)定性提高。（5）對變性劑的耐受力升高第23頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化后酶穩(wěn)定性提高的原因：a.固定化后酶分子與載體多點(diǎn)連接。b.酶活力的釋放是緩慢的。c.抑制自降解，提高了酶穩(wěn)定性。第24頁,共73頁，2024年2月25日，星期天pH的變化PH對酶活性的影響：（1）改變酶的空間構(gòu)象（2）影響酶的催化基團(tuán)的解離（3）影響酶的結(jié)合基團(tuán)的解離（4）改變底物的解離狀態(tài)，酶與底物不能結(jié)合或結(jié)合后不能生成產(chǎn)物。第25頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化酶pH的變化1）載體帶負(fù)電荷，pH向堿性方向移動(dòng)。載體帶正電荷，pH向酸性方向移動(dòng)。（2）產(chǎn)物性質(zhì)對pH的影響催化反應(yīng)的產(chǎn)物為酸性時(shí)，固定化酶的pH值比游離酶的pH值高；反之則低

微環(huán)境是指在固定化酶附近的局部環(huán)境，而把主體溶液稱為宏觀環(huán)境。第26頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化酶制備的一般方法及特點(diǎn)關(guān)鍵在于選擇適當(dāng)?shù)墓潭ɑ椒ê捅匾妮d體以及穩(wěn)定性研究、改進(jìn)。1．四大類方法：吸附法（包括電吸附法）結(jié)合法（無機(jī)多孔材料）交聯(lián)法（雙功能試劑）包埋法（微膠囊法）第27頁,共73頁，2024年2月25日，星期天各類固定化方法的特點(diǎn)比較:比較項(xiàng)目吸附法結(jié)合法交聯(lián)法包埋法物理吸附.共價(jià)鍵結(jié)合離子鍵結(jié)合制備難易易難易較難較難固定化程度弱強(qiáng)中等強(qiáng)強(qiáng)活力回收率較高低高中等高載體再生可能不可能可能不可能不可能費(fèi)用低高低中等低底物專一性不變可變不變可變不變適用性酶源多較廣廣泛較廣小分子底物、藥用酶第28頁,共73頁，2024年2月25日，星期天四種固定化酶制備方法的特點(diǎn)小結(jié)物理吸附包埋法共價(jià)結(jié)合法共價(jià)交聯(lián)法制備易易難難結(jié)合力弱強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)酶活力高高中中底物專一性無變化無變化有變化有變化再生可能不可能不可能不可能固定化費(fèi)用低中高中制法特性第29頁,共73頁，2024年2月25日，星期天1.必須注意維持酶的催化活性和專一性2.酶與載體結(jié)合牢固

3.載體的機(jī)械強(qiáng)度4.固定化酶要有最小的空間位阻

5.載體穩(wěn)定，不可與底物、產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)6.固定化酶要廉價(jià)固定化方法與載體的選擇第30頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化細(xì)胞

固定化細(xì)胞是指直接將細(xì)胞固定在水不溶性載體上，在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行生命活動(dòng)（生長、繁殖和新陳代謝）的細(xì)胞。

固定化細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)：

1、可增殖，細(xì)胞密度大，可獲得高度密集而體積小的生產(chǎn)菌集合體。

2、發(fā)酵穩(wěn)定性好，可以較長時(shí)間反復(fù)使用或連續(xù)使用。

3、發(fā)酵液中含菌體較少，有利于產(chǎn)品分離純化。

4、有利于需要輔酶和多酶系統(tǒng)才能進(jìn)行的反應(yīng)。第31頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化酶(細(xì)胞）應(yīng)用實(shí)例固定化酶和固定化細(xì)胞應(yīng)用生產(chǎn)時(shí)間氨基?；D(zhuǎn)移酶DL-氨基酸的旋光度解析1969葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖異構(gòu)變?yōu)楣?973青霉素酰胺酶生產(chǎn)6-APA1973天冬氨酸酶生產(chǎn)L-天冬氨酸1973延胡索酸酶生產(chǎn)L-蘋果酸1974?-半乳糖苷酶水解乳糖1977L-天冬氨酸?-脫羧酶生產(chǎn)L-丙氨酸1982第32頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化酶酶反應(yīng)器應(yīng)用分批攪拌反應(yīng)器。連續(xù)流攪拌桶反應(yīng)器。連續(xù)攪拌桶-超濾反應(yīng)器填充床反應(yīng)器循環(huán)反應(yīng)器流化床反應(yīng)器工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用醫(yī)藥治療上的應(yīng)用分析化學(xué)中應(yīng)用親和色譜環(huán)境保護(hù)新能源開發(fā)中基礎(chǔ)理論研究青霉素?；钢圃烊斯つI酶電極第33頁,共73頁，2024年2月25日，星期天酶反應(yīng)器。

分批攪拌反應(yīng)器。攪拌罐型連續(xù)流攪拌桶反應(yīng)器。固定床型（填充床反應(yīng)器）流化床反應(yīng)器連續(xù)攪拌桶-超濾反應(yīng)器循環(huán)反應(yīng)器膜式反應(yīng)器鼓泡塔型

第34頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

連續(xù)流攪拌桶反應(yīng)器連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器第35頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

填充床反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)填充床第36頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

循環(huán)反應(yīng)器高效內(nèi)循環(huán)生物反應(yīng)器（HCR）第37頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

連續(xù)攪拌桶-超濾反應(yīng)器第38頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化酶（細(xì)胞）的應(yīng)用1．固定化酶（細(xì)胞）在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用2．固定化酶在醫(yī)藥治療上的應(yīng)用3．固定化酶在分析化學(xué)中應(yīng)用4．固定化酶和親和色譜5．固定化酶與環(huán)境保護(hù)6．新能源開發(fā)中的應(yīng)用7．固定化酶在基礎(chǔ)理論研究中應(yīng)用第39頁,共73頁，2024年2月25日，星期天1．固定化酶（細(xì)胞）在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用葡萄糖異構(gòu)酶——世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的一種固定化酶。用吸附法、結(jié)合法、凝膠包埋法等進(jìn)行固定化。

葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖果糖果葡糖漿第40頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用聚丙烯酰胺凝膠包埋含有延胡索酸酶的產(chǎn)氨短桿菌菌體，制得固定化延胡索酸酶。工業(yè)化生產(chǎn)L-蘋果酸利用固定化乳糖酶可以連續(xù)生產(chǎn)低乳糖奶固定化酵母細(xì)胞等微生物可用于生產(chǎn)各種酒類第41頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

固定化酶在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用

產(chǎn)物

酶或細(xì)胞

固定化方法

原料L-氨基酸果糖漿6APAL-門冬氨酸L-蘋果酸低乳糖牛奶乳糖干蛋白果汁脫苦啤酒植物白脫脂肪酸氨基?；钙咸烟钱悩?gòu)酶或含該酶之菌體青霉素酰胺酶含有門冬氨酸的菌體含有反丁烯二酸酶的菌體乳糖酶堿性蛋白酶葡萄糖氧化酶和氧化氫酶柚苷酶木瓜蛋白酶脂肪酶脂肪酶載體結(jié)合法載體結(jié)合法或交聯(lián)法載體結(jié)合法膠格包埋法膠格包埋法載體結(jié)合法載體結(jié)合法膠格包埋法載體結(jié)合法載體結(jié)合法或包埋法膠格包埋法載體結(jié)合法乙酰-DL-氨基酸葡萄糖青霉素G反丁烯二酸反丁烯二酸牛奶牛奶蛋白桔類果汁生啤酒植物油植物油第42頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

產(chǎn)物

酶或細(xì)胞

固定化方法

原料類固醇L-丙氨酸D-苯甘氨酸ATP核苷酸類味精乙醇啤酒L-亮氨酸乙酸乳酸淀粉酶桿菌肽氫氣含脫氫酶及羥化酶的菌體含有L-門冬氨酸、β-脫羧酶的菌體氨基?；敢阴＜っ?’-磷酸二酯酶，5’-腺苷酸脫氨酶Sacharomycescarlsbergensie或S.Cerevisiae同上SerratiamarcescensAectobcter.sp.乳酸桿菌與酵母BacillussubstilisBacillsp.ClostridiumbutyicumRhodospirilliumrubrum膠格包埋法包埋法載體結(jié)合法載體結(jié)合法載體結(jié)合法角叉膠或聚丙烯酰胺膠包埋聚乙烯氯或多孔磚吸附或海藻酸包埋角叉膠包埋水合氧化鈦吸附明膠包埋聚丙烯酰胺膠包埋聚丙烯酰胺膠包埋聚丙烯酰胺或瓊脂包埋類固醇前體L-門冬氨酸乙酰-DL-苯基苷氨酸ADPRNA葡萄糖培養(yǎng)基蘇氨酸培養(yǎng)基乙醇培養(yǎng)基

第43頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化原生質(zhì)體的應(yīng)用研究中：固定后化枯草桿菌原生質(zhì)體生產(chǎn)堿性磷酸酶，使原來存在于細(xì)胞中的堿性磷酸酶，全部分泌到發(fā)酵液中，提高產(chǎn)率36%，可連續(xù)使用37天。第44頁,共73頁，2024年2月25日，星期天2．固定化酶在醫(yī)藥治療上的應(yīng)用例1固定化青霉素?；?，只要改變pH值等條件，就既可以催化青霉素或頭孢菌素水解生成6-氨基青霉烷酸酸或7-氨基頭孢霉烷酸也可以催化6-APA或7-ACA與其他的羧酸衍生物進(jìn)行反應(yīng)合成新的具有不同惻鏈基團(tuán)的青霉素或頭孢霉素第45頁,共73頁，2024年2月25日，星期天青霉素?；复呋铣深^孢類抗生素

7-ACAasnucleus第46頁,共73頁，2024年2月25日，星期天青霉素?；复呋铣深^孢類抗生素7-ACCAor7-ADCAasnucleus第47頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化酶在醫(yī)藥治療上的應(yīng)用例2：制造人工腎利用固定化脲酶透析液和活性炭一起制成的體外循環(huán)裝置，大大提高了療效。固定化脲酶由酶與離子交換樹脂一起制成微小膠囊尿酶可分解尿素為NH3和CO2，NH3被樹脂吸附，CO2可由肺部排出，活性炭用以吸附尿素以外的代謝廢物。

第48頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

固定化酶在醫(yī)藥治療上的應(yīng)用

溶液酶的應(yīng)用缺陷：酶作為異體物質(zhì)，在體內(nèi)應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致免疫反應(yīng)酶是蛋白質(zhì)，在體內(nèi)易被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)移除和被蛋白質(zhì)酶水解破壞由于稀釋效應(yīng)，藥物酶無法集中于靶器官組織以達(dá)到治療所需的最適高濃度

第49頁,共73頁，2024年2月25日，星期天1、轉(zhuǎn)入體內(nèi)發(fā)揮作用（口服和注入）

口服：最初主要限于消化酶類，近年來也有人嘗試將酶以口服方式用于尿中毒等疾患的治療?？诜膬?yōu)點(diǎn)是藥物通過粘膜吸收后能迅速進(jìn)行擴(kuò)散，進(jìn)入體內(nèi)，通常不會(huì)引起免疫反應(yīng)。注入：是最有實(shí)用價(jià)值的一種方式，溶液酶的弱點(diǎn)集中于此方式。固定化酶可很好的地解決這一問題，辦法是將藥物酶包埋于半透膜中，可容許小分子底物自由出入包埋膜，而藥物酶和破壞它的蛋白水解酶以及其他免疫因子等不會(huì)直接接觸，因而可延長酶在體內(nèi)的半壽期和避免免疫過敏反應(yīng)。如果選擇載體適宜，或者在載體上偶聯(lián)適當(dāng)成分，還可使藥物酶比較集中的送到靶細(xì)胞。第50頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

2、通過“體外循環(huán)”做成人工臟器

固定化酶也可做成“人工臟器”參與體外循環(huán)，應(yīng)用有兩方面：用于除去有害的毒性物質(zhì)及有潛在毒害作用的代謝產(chǎn)物除去氨基酸，使需要這些物質(zhì)的病變組織“餓死”；治療時(shí)只需將患者的血液引出體外，通過由固定化酶等構(gòu)成的“人工臟器”加以處理，然后再回流體內(nèi)。第51頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

酶應(yīng)用方式

載體應(yīng)用對象半壽期

優(yōu)缺點(diǎn)尿酸酶門冬酰胺酶脲酶脂肪酶酪氨酸酶谷氨酰胺酶β-葡糖苷酸酶β-葡糖苷酸酶膽紅素葡糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶過氧化氫酶組成體外循環(huán)移接體內(nèi)循環(huán)口服體內(nèi)循環(huán)體內(nèi)循環(huán)體內(nèi)循環(huán)體內(nèi)循環(huán)體內(nèi)循環(huán)體內(nèi)循環(huán)血液透析裝置Dacron脈管修復(fù)用和移接管尼龍微囊腸衣包被可溶性的聚順丁烯二酸與聚丙烯酸聚合物可溶性的聚乙二醇血影細(xì)胞脂質(zhì)體和聚乙烯吡咯烷酮結(jié)合的微粒體尼龍微囊急淋白血病尿胰機(jī)能不全癌瘤癌瘤取代和補(bǔ)償先天缺失補(bǔ)償先天缺失黃疸約2d1d1d24h24h18h短暫優(yōu)點(diǎn)：加速尿酸移去缺點(diǎn)：需移去尿素優(yōu)點(diǎn)：無免疫原性質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：易缺點(diǎn)：消亡快；載體有毒優(yōu)點(diǎn)：抗酸優(yōu)點(diǎn)：最適pH向中性偏優(yōu)點(diǎn)：無抗原性半壽期長優(yōu)點(diǎn)：抗原性優(yōu)點(diǎn)：載體能被代謝缺點(diǎn)：對載體內(nèi)含物敏感優(yōu)點(diǎn)：不需分離酶缺點(diǎn)：需輔助因子擴(kuò)散優(yōu)點(diǎn)：能做成糊狀缺點(diǎn)：在唾液很快移除第52頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

包埋藥用酶的載體可溶性載體聚乙烯吡咯酮烷多糖或糖肽聚乙二醇聚氨基酸以及血清白蛋白其他（核酸和脂類物質(zhì)等）不可溶性載體半透性聚合酶脂質(zhì)體紅血球血影細(xì)胞第53頁,共73頁，2024年2月25日，星期天3．固定化酶在分析化學(xué)中應(yīng)用酶柱和酶管，可與分光光度計(jì)、熒光計(jì)或電量計(jì)結(jié)合，形成酶電極，進(jìn)行某些物質(zhì)的自動(dòng)分析。第54頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

固定化酶在分析化學(xué)中的應(yīng)用

固定化酶在生化分析和臨床檢驗(yàn)中的應(yīng)用也是一個(gè)十分重要的領(lǐng)域，它的發(fā)展非常迅速，這不僅因?yàn)樗鼈儽容^穩(wěn)定，可反復(fù)使用，能實(shí)行自動(dòng)化、連續(xù)化等，而且因?yàn)樗鼈儗σ种苿┖突罨瘎┍容^不敏感，因此可用于較復(fù)雜體系的檢測。分析化驗(yàn)中應(yīng)用的固定化酶大體分為兩類：酶傳感器(酶電極)

固定化酶柱檢測器,包括固定化酶柱和檢測器

第55頁,共73頁，2024年2月25日，星期天酶電極第56頁,共73頁，2024年2月25日，星期天酶電極特點(diǎn)：快速、方便、靈敏、精確范圍：糖類、抗生素、氨基酸、甾體化合物、有機(jī)酸、脂粉、醇類、胺類以及尿素、尿酸、硝酸、磷酸等要求：酶必須有較強(qiáng)的專一性，并且要有一定的純度。第57頁,共73頁，2024年2月25日，星期天固定化青霉素酶層熱敏電阻pH電極敏感部固定化青霉素酶層第58頁,共73頁，2024年2月25日，星期天生物傳感器的基本原理；易測量的物理,化學(xué)量生物活性物質(zhì)不易測量的化學(xué),生物量基礎(chǔ)傳感器測量信號(hào)第59頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

酶生物傳感器微生物細(xì)胞生物傳感器動(dòng)物組織生物傳感器植物組織生物傳感器免疫生物傳感器基因生物傳感器其他雜合膜生物傳感器第60頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

電化學(xué)生物傳感器（又稱為生物電極）光學(xué)（纖維）生物傳感器熱敏生物傳感器壓電晶體生物傳感器等等第61頁,共73頁，2024年2月25日，星期天

生物電極還可分為；基于O2檢測的生物電極基于H2O2檢測的生物電極基于NH3檢測的生物電極基于CO2檢測的生物電極基于pH檢測的生物電極電子轉(zhuǎn)移介體生物電極直接電位免疫生物電極酶標(biāo)免疫電極等等第62頁,共73頁，2024年2月25日，星期天研究新方向-微生物傳感器呼吸活性測定型：利用固定在高分子膜上的微生物細(xì)胞的呼吸作用，測定氧氣的消耗和二氧化碳的生成，從而確定被測定物質(zhì)的量電極活性測定型的微生物傳感器是利用固定在膜上的微生物細(xì)胞的新陳代謝作用，測定電極活性物質(zhì)的量的變化。由固定化微生物膜與生物燃料電池、離子選擇電極和氣體電極等組成第63頁,共73頁，2024年2月25日，星期天4．固定化酶和親和色譜親和技術(shù)的基礎(chǔ)：是生物活性化合物生物特異信息的綜合。利用了生命