[其他]生物催化剂在颗粒硅藻土上的固定

说明书

本发明涉及一种共轭固相酶和制备这种共轭物的方法。更详细地涉及到在颗粒硅藻土的支持物上固定酶。

调节生命有机体中许多化学反应的酶，在性质上是属于蛋白质，通常是水溶性的，起生物催化剂的作用。酶也可以被分离而作为分析、医学和工业上的用途。例如用于制备食物，如乳酪和面包，以及酒精饮料的制备。

因为酶通常是水溶性的，且一般是不稳定的，所以易发生减活化作用。它们可在溶液中应用，但难以从溶液中取出来再重复使用，这些困难导致在工业规模生产中增加了酶的使用费用，因为它们需要频繁地更换。为了减少更换酶的高额费用，在它们使用以前已发明了固定（有时称为不溶性）酶的各种方法。这种酶的固定法可以酶重复使用允许再生，同时却在其它方面经受减活化作用或消耗于利用酶的反应溶剂中。这些固相酶系可以应用在各种反应器系统中，例如填料塔和搅拌槽反应器，采用哪种反应器取决于被生物催化反应的底物的性质。

实现酶的固定的几种一般的方法以及许多由此改进方法已有过介绍，例如，英国专利1，444，539号公开了具有固定酶或者固定含有酶细胞用途的一些资料。最好用水混溶剂（例如丙酮）处理酶或细胞经干燥后用聚乙烯亚胺和戊二醛处理，使形成水不溶性结构的物体。

美国专利3，796，634号更详细地公开了一种固定方法。该方法包括把聚胺吸收到筛分的胶体微粒表面，聚胺与一般的胺反应交联剂（如戊二醛）交联。用氢硼酸钠（NaBH₄）处理最终反应产物，以减少醛基并由此避免醛基与酶的氨基之间的共价键。然后酶在某pH值时被吸收到已处理的颗粒表面上，以致于在胶体吸收剂上带有与酶分子上相反的净电荷，结果使离子键帮助其它非共价键力。上述专利介绍的吸收剂颗粒大小约为50至20，000埃，最佳直径约为100至200埃，吸收剂材料是活性炭、羟基磷灰石、γ-氧化铝支持物和膨润土。这个系统取决于把酶结合到已处理颗粒的电荷间相互作用。这类键的形式不如共价键形式，因为离子相互作用对环境条件敏感，对这类键来说，如对PH值、离子强度及温度。

刘等人在《生物技术和生物工程》（Biotechnol.Bioeng.）17卷1695～1696页、1975年，公开了一种对于乳糖酶在颗粒碳上的固定方法，该方法包括把对氨基苯酚或1-苯酚-2-氨基-4-磺酸吸收到碳上。这些被吸收的化合物提供氨基，与戊二醛起反应又与酶结合。含有所述化合物的氨基是单体，这些单体具有的化学和物理性质有别于聚胺，例如聚乙烯亚胺。

另外一些工作者（赵等人在《生物技术和生物工程》20卷1651～1665页、1978年，发表了活性炭上酶的固定：固相葡糖淀粉酶、葡糖氧化酶和葡糖酸内脂酶的性质）还通过共价固定，在颗粒碳上固定酶。在这种工艺过程中，碳由碳化亚胺活化，碳化亚胺可以被酶置换形成一种酶-碳复合物。

美国专利4，141，857号公开了一种固定酶的方法，该方法包括处利一种无机的多孔支持材料，例如γ-氧化铝，其孔径约100至55，000埃，每克带有水溶性聚胺溶液的表面积约100至500米²，并且将已处理的支持材料与双功能单体材料（如戊二醛）溶液相接触。这个处理方法留下已处理的支持材料适合于与酶的反应，以便形成酶和侧醛基之间的共价键。在本专利的实施例Ⅱ中叙述了通过按顺序用聚乙烯亚胺、戊二醛和葡糖淀粉酶的溶液处理多孔氧化铝球，制备固相酶共轭物。

美国专利No4，438，196公开了一种酶被固定在颗粒活性炭上的工艺方法，该方法包括用具有侧氨基的聚胺化合物处理碳，以引起聚胺粘附于碳，留下侧氨基能够进一步自由反应。游离氨基用具有氨反应性部分的双功能化合物，通过处理被衍生，以致酶的游离氨基可以通过氨反应的化合物被共价地结合到聚胺。