木瓜蛋白酶在納米材料上的固定化

雷政

摘 要：木瓜蛋白酶被應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、美容化工品、飼料工業(yè)應(yīng)用等諸多行業(yè)。固定化酶便于存儲(chǔ)和運(yùn)輸，有助于生產(chǎn)自動(dòng)化，在工業(yè)生產(chǎn)、化學(xué)分析和醫(yī)藥等方面有誘人的應(yīng)用前景。納米材料作為固定化酶的一種載體，在許多方面展現(xiàn)出了良好的性能，提高了國(guó)定化酶的活力。本文對(duì)木瓜蛋白酶以納米材料為載體的固定化進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：固定化;木瓜蛋白酶;納米材料

1 納米二氧化硅固定化木瓜蛋白酶

金屬納米顆粒為新型載體材料，在固定化酶的載體中表現(xiàn)出良好的性能，對(duì)提升固定化酶的活力效果顯著。這次研究用納米二氧化硅為載體吸附木瓜蛋白酶，再利用戊二醛進(jìn)行交聯(lián)，通過物理吸附和化學(xué)交聯(lián)法來制備固定化木瓜蛋白酶[1]。通過多次實(shí)驗(yàn)找出理想固定化條件，對(duì)比pH值和溫度的變化分別對(duì)固定酶和游離木瓜蛋白酶的影響。

1.1 pH值對(duì)酶固定化效果的影響

在其他條件不變的情況下測(cè)定固定化酶的活力，逐步調(diào)節(jié)磷酸緩沖液的pH值。吸光度最大值時(shí)pH值為7.5，固定化酶的活力達(dá)到了60%，為最高回收值。

1.2 溫度對(duì)固定化酶活力回收的影響

隨著反應(yīng)溫度的升高，反應(yīng)速度加快，但過高的溫度會(huì)引起酶的失活。當(dāng)溫度為75℃時(shí)酶活力出現(xiàn)最大值，達(dá)到了59%。

1.3 結(jié)論

納米二氧化硅作為載體固定木瓜蛋白酶，有較高的活力回收， 而且具有較高的熱穩(wěn)定性

2 CTS-HNTs微球固定化木瓜蛋白酶

CTS即殼聚糖，化學(xué)名稱為聚葡萄糖胺（1-4）-2-氨基-B-D葡萄糖，酸性溶液中易成鹽，呈陽(yáng)離子性質(zhì)，這種天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等優(yōu)良性能被各行各業(yè)廣泛關(guān)注。HNTs也被叫做多水高嶺土自然生成管，具有納米中空管狀結(jié)構(gòu)，比表面積、吸附性高，易負(fù)載各種微粒包括酶。CTS-HNTs微球是由CTS包埋HNTs，是球狀多孔結(jié)構(gòu)的微球，提升負(fù)載酶量，從而使酶活的保存提高[2]。

2.1 固定化木瓜蛋白酶的最適pH值和最適溫度

固定化木瓜蛋白酶相對(duì)活性最大時(shí)的pH值為6.8，而游離酶的最適pH值為7.2，與游離酶比較，固定化酶的最適反應(yīng)pH值向酸性方向偏移。固定化酶的最佳溫度為60℃，比游離酶的最佳溫度（50℃）高10℃， 固定化酶和微球載體結(jié)合后，使催化反應(yīng)溫度敏感性降低，固定化木瓜蛋白酶更穩(wěn)定。

2.2 固定化木瓜蛋白酶的pH值穩(wěn)定性

將固定化酶與游離木瓜蛋白酶分別置于逐步調(diào)節(jié)pH值的磷酸緩沖液中，在室溫中放置24小時(shí)。緩沖液顯酸性時(shí)，pH值對(duì)兩者活性影響相同;在堿性時(shí)，隨著堿性的升高，固定化酶活性受pH值影響較小。由此可知CTS-HNTs微球提高了固定化木瓜蛋白酶的耐堿性。

2.3 結(jié)論

固定化木瓜蛋白酶擁有優(yōu)良的存儲(chǔ)存和操作穩(wěn)定性。CTS-HNTs微球固定化木瓜蛋白酶，將大大提高木瓜蛋白酶的使用價(jià)值。

3 納米材料MCM-41固定化木瓜蛋白酶

MCM-41是一種有序介孔的無機(jī)類固定化載體，具有孔道呈六方有序排列、大小均勻、孔徑可在2-10nm 范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)、比表面積大等特點(diǎn)。

在室溫，戊二醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.75%，pH為中性的條件下，測(cè)定給酶量對(duì)固定化酶活性的影響[3]。不斷增大給酶量，固定化酶活性成迅速升高趨勢(shì)。當(dāng)繼續(xù)增加給酶量時(shí)，固定化酶的活性隨給酶量的增大而下降。由此推測(cè)MCM-41孔道中酶量到達(dá)飽和時(shí)，固定化酶的活性達(dá)到最大值，隨著酶量的持續(xù)增加造成MCM-41孔道堵塞，引起固定化酶活性下降。

4 展望

納米級(jí)載體具有比表面積大、體積小、提高酶的生物相容性、穩(wěn)定性等強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。然而納米材料作為固定化材料在生產(chǎn)成本以及能源消耗等方面還存在一定的劣勢(shì)，因而需要更深入的探索納米材料的理論，進(jìn)一步優(yōu)化納米材料的比表面積及力學(xué)特性，為改善酶的性能及提高酶的應(yīng)用做好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭建峰，馬獻(xiàn)力，安富強(qiáng)，蔣彩娜.納米二氧化硅固定木瓜蛋白酶性能研究[J].華夏醫(yī)學(xué)，2008，21（6）.

[2]丁利君，瞿葉輝，劉丹，殼聚糖-埃洛石納米管微球的制備及其對(duì)木瓜蛋白酶的固定化.食品科學(xué)，2017，38（10）.

[3]趙炳超，肖寧，馬潤(rùn)宇，石波.納米材料MCM-41的制備及其固定化酶的研究[J].北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，33（1）.