第四章固定化酶與固定化細胞

1、第四章固定化酶與固定化細胞*酶工程基本工程簡圖酶工程基本工程簡圖*什么是固定化酶？什么是固定化酶？水溶性酶水溶性酶水不溶性載體水不溶性載體水不溶性酶水不溶性酶（固相酶）（固相酶）固定化技術(shù)固定化技術(shù)*固定化酶的特點固定化酶的特點 l可以多次使用，酶的穩(wěn)定性提高；可以多次使用，酶的穩(wěn)定性提高；l反應(yīng)后，酶與底物和產(chǎn)物易于分開，產(chǎn)物中無殘留酶，易于純化。反應(yīng)后，酶與底物和產(chǎn)物易于分開，產(chǎn)物中無殘留酶，易于純化。l反應(yīng)條件易于控制，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的連續(xù)化和自動控制；反應(yīng)條件易于控制，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的連續(xù)化和自動控制；l利用率高，單位酶催化的底物量增加，用酶量少；利用率高，單位酶催化的底物量增加，用酶

2、量少；l比水溶性酶更適合于多酶反應(yīng)。比水溶性酶更適合于多酶反應(yīng)。*三、固定化酶的制備方法三、固定化酶的制備方法 l制備方法、材料決定固定化后酶的特性制備方法、材料決定固定化后酶的特性l要根據(jù)目標(biāo)酶自身的性質(zhì)、應(yīng)用目的、應(yīng)用環(huán)境來要根據(jù)目標(biāo)酶自身的性質(zhì)、應(yīng)用目的、應(yīng)用環(huán)境來選擇固定化載體和方法選擇固定化載體和方法*遵循原則遵循原則l必須注意維持酶的構(gòu)象，特別是活性中心的構(gòu)象；必須注意維持酶的構(gòu)象，特別是活性中心的構(gòu)象； 避免活性中心的氨基酸殘基參與固定化反應(yīng)；固定化時應(yīng)采取盡可能溫和的條件，避免那些避免活性中心的氨基酸殘基參與固定化反應(yīng)；固定化時應(yīng)采取盡可能溫和的條件，避免那些可能導(dǎo)致酶蛋白高級

3、結(jié)構(gòu)破壞的條件，如高溫、強酸、強堿、有機溶劑等處理?？赡軐?dǎo)致酶蛋白高級結(jié)構(gòu)破壞的條件，如高溫、強酸、強堿、有機溶劑等處理。l酶與載體必須有一定的結(jié)合程度，有效回收貯藏，利于反復(fù)使用。酶與載體必須有一定的結(jié)合程度，有效回收貯藏，利于反復(fù)使用。l固定化應(yīng)有利于自動化、機械化操作；固定化應(yīng)有利于自動化、機械化操作； 要求載體必須有一定的機械強度。要求載體必須有一定的機械強度。l固定化酶應(yīng)有最小的空間位阻；固定化酶應(yīng)有最小的空間位阻；l固定化酶應(yīng)有最大的穩(wěn)定性；固定化酶應(yīng)有最大的穩(wěn)定性； 載體應(yīng)不和底物、產(chǎn)物或反應(yīng)液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。載體應(yīng)不和底物、產(chǎn)物或反應(yīng)液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。l固定化酶的成本適中。固定化酶

4、的成本適中。*化學(xué)偶聯(lián)酶酶固定化固定化間歇間歇可溶可溶交聯(lián)包埋吸附間歇間歇連續(xù)連續(xù)*l利用各種固體吸附劑將酶或含酶細胞吸附在其表面上而使酶固定利用各種固體吸附劑將酶或含酶細胞吸附在其表面上而使酶固定的方法，包括物理吸附和離子吸附。的方法，包括物理吸附和離子吸附。 （一）、吸附法一）、吸附法l 原理原理 氫鍵、疏水作用、范德華力。氫鍵、疏水作用、范德華力。l 有機載體有機載體 纖維素、骨膠原、火棉膠、面筋、淀粉等。纖維素、骨膠原、火棉膠、面筋、淀粉等。l 無機載體無機載體 氧化鉛、皂土、白土、高嶺土、多孔玻璃、二氧化氧化鉛、皂土、白土、高嶺土、多孔玻璃、二氧化 鈦、羥基磷灰石等。鈦、羥基磷灰石等

5、。l 特點特點 操作簡單、價廉、條件溫和，載體可反復(fù)使用，酶活操作簡單、價廉、條件溫和，載體可反復(fù)使用，酶活 力較高。酶和載體結(jié)合不牢固，在使用過程中容易脫力較高。酶和載體結(jié)合不牢固，在使用過程中容易脫 落，所以使用受到限制。常與交聯(lián)法結(jié)合使用。落，所以使用受到限制。常與交聯(lián)法結(jié)合使用。1 1、物理吸附法、物理吸附法*l酶與含有離子交換基團的水不溶性載體以靜電作用力相結(jié)合。酶與含有離子交換基團的水不溶性載體以靜電作用力相結(jié)合。l陰離子交換劑陰離子交換劑 二乙基胺乙基二乙基胺乙基(DEAE)(DEAE)纖維素、混合胺類纖維素、四乙氨基乙基纖維素、混合胺類纖維素、四乙氨基乙基(TEAE)(TEAE

6、)纖纖維素、維素、410410、900900等。等。l陽離子交換劑陽離子交換劑 羧甲基纖維素、纖維素檸檬酸鹽、羧甲基纖維素、纖維素檸檬酸鹽、Amberlite CG50Amberlite CG50。l應(yīng)用廣泛應(yīng)用廣泛 葡萄糖異構(gòu)酶、糖化酶、葡萄糖異構(gòu)酶、糖化酶、-淀粉酶、纖維素酶等淀粉酶、纖維素酶等 l操作簡便、條件溫和、酶活力不易喪失等優(yōu)點。吸附過程同時可以純化酶。酶與載體的結(jié)操作簡便、條件溫和、酶活力不易喪失等優(yōu)點。吸附過程同時可以純化酶。酶與載體的結(jié)合力不夠牢固，高濃度底物、高離子強度條件和合力不夠牢固，高濃度底物、高離子強度條件和pHpH值發(fā)生變化時，酶往往會從載體上解吸值發(fā)生變化時，

7、酶往往會從載體上解吸脫落。脫落。2 2、離子吸附（離子鍵結(jié)合）法、離子吸附（離子鍵結(jié)合）法*（二（二)、包埋法、包埋法 將酶或細胞包埋在高聚物的細微凝膠網(wǎng)格中或高分將酶或細胞包埋在高聚物的細微凝膠網(wǎng)格中或高分子半透膜內(nèi)的固定化方法。子半透膜內(nèi)的固定化方法。l凝膠包埋法（凝膠包埋法（將酶分子包埋在凝膠格子里）將酶分子包埋在凝膠格子里） 天然凝膠：瓊脂凝膠、海藻酸鈣凝膠、角叉菜膠、明膠；天然凝膠：瓊脂凝膠、海藻酸鈣凝膠、角叉菜膠、明膠； 合成凝膠：聚丙烯酰胺凝膠、光交聯(lián)樹脂等。合成凝膠：聚丙烯酰胺凝膠、光交聯(lián)樹脂等。 首先被采用的膠格包埋法有固定化胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、淀粉酶。*l半透膜包埋法（微

8、膠囊法）：半透膜包埋法（微膠囊法）： 將酶包埋在有各種高分子聚合物制成的半透膜微膠囊中。將酶包埋在有各種高分子聚合物制成的半透膜微膠囊中。 半透膜：聚酰胺膜、火棉膠膜等。半透膜：聚酰胺膜、火棉膠膜等。 微囊型固定化酶的直徑通常為幾微米到數(shù)百微米，膠囊孔徑為幾埃至數(shù)微囊型固定化酶的直徑通常為幾微米到數(shù)百微米，膠囊孔徑為幾埃至數(shù)百埃，適合于小分子為底物和產(chǎn)物的酶的固定化。如脲酶、天冬酰胺酶、百埃，適合于小分子為底物和產(chǎn)物的酶的固定化。如脲酶、天冬酰胺酶、尿酸酶、過氧化氫酶等。尿酸酶、過氧化氫酶等。（二）、包埋法（二）、包埋法（三）、共價（偶聯(lián)）結(jié)合法（三）、共價（偶聯(lián)）結(jié)合法 酶蛋白的側(cè)鏈基團和載

9、體表面上的功能基團之間形成共價鍵而酶蛋白的側(cè)鏈基團和載體表面上的功能基團之間形成共價鍵而固定的方法。固定的方法。*酶蛋白上可供載體結(jié)合的功能基團酶蛋白上可供載體結(jié)合的功能基團l酶蛋白酶蛋白N末端的末端的-氨基或賴氨酸殘基的氨基或賴氨酸殘基的-氨基。氨基。l酶蛋白酶蛋白C末端的末端的-羧基、天門冬氨酸殘基的羧基、天門冬氨酸殘基的-羧基以及谷氨酸殘羧基以及谷氨酸殘基的基的-羧基。羧基。l半胱氨酸殘基的巰基。半胱氨酸殘基的巰基。l絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基的羥基。絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸殘基的羥基。l組氨酸殘基的咪唑基。組氨酸殘基的咪唑基。l色氨酸殘基的吲哚基。色氨酸殘基的吲哚基。l苯丙氨酸和酪氨酸殘

10、基的苯環(huán)。苯丙氨酸和酪氨酸殘基的苯環(huán)。l最普遍的共價鍵結(jié)合基團是氨基、羧基以及苯環(huán)。常用來和最普遍的共價鍵結(jié)合基團是氨基、羧基以及苯環(huán)。常用來和酶共價偶聯(lián)的載體的功能基團有芳香氨基、羥基、羧基和羧酶共價偶聯(lián)的載體的功能基團有芳香氨基、羥基、羧基和羧甲基等。甲基等。 *共價法固定化酶共價法固定化酶l載體的性質(zhì)也會對固定化酶有很大影響。載體的性質(zhì)也會對固定化酶有很大影響。l理想的載體應(yīng)具備特點理想的載體應(yīng)具備特點 結(jié)構(gòu)疏松、表面積大、具有一定的親水性、沒有或很少有非專結(jié)構(gòu)疏松、表面積大、具有一定的親水性、沒有或很少有非專一性吸附、有一定的機械強度以及帶有在溫和條件下可和酶一性吸附、有一定的機械強度

11、以及帶有在溫和條件下可和酶的側(cè)鏈基團進行結(jié)合反應(yīng)的功能基團。的側(cè)鏈基團進行結(jié)合反應(yīng)的功能基團。l常用的載體常用的載體 天然高分子衍生物：纖維素、葡聚糖凝膠、瓊脂糖等；合成高天然高分子衍生物：纖維素、葡聚糖凝膠、瓊脂糖等；合成高聚物：聚丙烯酰胺、多聚氨基酸等；聚物：聚丙烯酰胺、多聚氨基酸等； 無機載體：多孔玻璃、金屬氧化物等。無機載體：多孔玻璃、金屬氧化物等。*（四）、交聯(lián)法（四）、交聯(lián)法l用雙功能或多功能試劑使酶分子之間相互交聯(lián)呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的用雙功能或多功能試劑使酶分子之間相互交聯(lián)呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固定化方法。由于酶蛋白的功能團，如氨基、酚基、巰基和固定化方法。由于酶蛋白的功能團，如氨基、酚基、巰基和

12、咪唑基，參與此反應(yīng)，所以酶的活性中心構(gòu)造可能受到影響，咪唑基，參與此反應(yīng)，所以酶的活性中心構(gòu)造可能受到影響，而使酶失活明顯。而使酶失活明顯。 *各種固定化方法的比較各種固定化方法的比較吸附法包埋法共價鍵結(jié)合法交聯(lián)法物理吸附法離子吸附法制備易易較難難較難結(jié)合程度弱中等強強強活力回收率高，但酶易流失高高低中等再生可能可能不可能不可能不可能固定化成本低低低高中等底物專一性不變不變不變可變可變* 四、固定化酶的特性四、固定化酶的特性l固定化酶的形狀固定化酶的形狀 l固定化酶的性質(zhì)固定化酶的性質(zhì) l酶活力酶活力 l固定化酶的穩(wěn)定性固定化酶的穩(wěn)定性 l固定化酶的反應(yīng)特性固定化酶的反應(yīng)特性 *1 1、固定化

13、酶的形狀、固定化酶的形狀l顆粒狀顆粒狀 酶銖（酵母酶銖） 、酶塊、酶片、酶粉。l纖維狀纖維狀 三醋酸纖維素制成酶纖維（填充床反應(yīng)器）； 纖維酶可以織成酶布用于填充床反應(yīng)器。l膜狀固定化酶膜狀固定化酶 可通過共價結(jié)合的方法將酶偶聯(lián)在濾膜上。酶膜比表面積大，滲透阻力小，可用于酶電極，破碎后也可用于填充床。 產(chǎn)品：木瓜酶、葡萄糖氧化酶、過氧化物酶、脲酶等。l管狀固定化酶管狀固定化酶 利用管狀載體如尼龍、聚氯苯乙烯和聚丙烯酰胺尼龍、聚氯苯乙烯和聚丙烯酰胺，經(jīng)活化后與酶偶聯(lián)得酶管。機械強度大，切短后可用于填充床反應(yīng)器，也可組裝成列管式反應(yīng)器。產(chǎn)品：糖化酶、轉(zhuǎn)化酶、脲酶 等酶管。*2 2、固定化酶的性質(zhì)、

14、固定化酶的性質(zhì)l游離酶轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ɑ竿l(fā)生性質(zhì)的改變。游離酶轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ɑ竿l(fā)生性質(zhì)的改變。l必須了解固定化酶的性質(zhì)與游離酶之間的差別，必須了解固定化酶的性質(zhì)與游離酶之間的差別，并對操作條件加以適當(dāng)調(diào)整。并對操作條件加以適當(dāng)調(diào)整。3 3、固定化酶的活力變化、固定化酶的活力變化l活力降低活力降低 （1 1）酶活性中心的重要氨基酸殘基與載體相結(jié)合；）酶活性中心的重要氨基酸殘基與載體相結(jié)合； （2 2）酶與載體結(jié)合時其高級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，構(gòu)象改變；）酶與載體結(jié)合時其高級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，構(gòu)象改變； （3 3）空間位阻的影響。）空間位阻的影響。l活力升高活力升高 抗抑能力提高?？挂帜芰μ岣?。*4、固定化

15、酶的穩(wěn)定性、固定化酶的穩(wěn)定性l操作穩(wěn)定性操作穩(wěn)定性 長時間保留活力（半衰期長時間保留活力（半衰期1Mon1Mon）。）。l貯藏穩(wěn)定性貯藏穩(wěn)定性 延長酶的貯藏有效期。例如，固定化胰蛋白酶，在延長酶的貯藏有效期。例如，固定化胰蛋白酶，在0.0025mol/L 0.0025mol/L 磷酸緩沖液中，于磷酸緩沖液中，于2020保存數(shù)月，活力尚不損失。保存數(shù)月，活力尚不損失。l熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 個別酶的耐熱性下降（吸附法）。個別酶的耐熱性下降（吸附法）。l對蛋白酶的穩(wěn)定性對蛋白酶的穩(wěn)定性 千畑一郎發(fā)現(xiàn)，用尼龍或聚脲膜包埋，或用聚丙烯酰胺凝膠包埋千畑一郎發(fā)現(xiàn)，用尼龍或聚脲膜包埋，或用聚丙烯酰胺凝膠包埋 的

16、固定化天門冬酰胺酶，對蛋白酶極為穩(wěn)定。的固定化天門冬酰胺酶，對蛋白酶極為穩(wěn)定。 另外固定化后酶對有機試劑和酶抑制劑的耐受性也得到了提高。另外固定化后酶對有機試劑和酶抑制劑的耐受性也得到了提高。l酸堿穩(wěn)定性酸堿穩(wěn)定性 *5 5、固定化酶的反應(yīng)特性、固定化酶的反應(yīng)特性l底物特異性底物特異性l酶反應(yīng)的最適酶反應(yīng)的最適pHl酶反應(yīng)的最適溫度酶反應(yīng)的最適溫度l動力學(xué)常數(shù)動力學(xué)常數(shù)l最大反應(yīng)速度最大反應(yīng)速度*（1 1）底物特異性）底物特異性l與底物分子量的大小有一定關(guān)系與底物分子量的大小有一定關(guān)系 小分子（不變):氨基?；?、葡萄糖氧化酶、葡萄糖異構(gòu)酶等； 大分子（變）:蛋白酶、-淀粉酶、磷酸二酯酶； l

17、受大分子酶底物分子量影響受大分子酶底物分子量影響 一般隨著底物分子量的增大，固定化酶的活力下降。 例如，糖化酶用CMC疊氮衍生物固定化時，對分子量8000的直鏈淀粉的活性為游離酶的77，而對分子量為50萬的直鏈淀粉的活性只有15%17。*（2 2）反應(yīng)的最適）反應(yīng)的最適pHpHl酶被固定后其最適pH和pH曲線常會發(fā)生偏移 (1)酶本身電荷在固定化前后發(fā)生變化； (2)載體電荷性質(zhì)的影響致使固定化酶分子內(nèi)外擴散層的氫離子 濃度產(chǎn)生差異； (3)酶催化反應(yīng)產(chǎn)物導(dǎo)致固定化酶分子內(nèi)部形成帶電荷微環(huán)境。l載體的電荷性質(zhì) 負電荷：最適pH偏高，即向堿性偏移； 正電荷：最適pH偏低，即向酸性偏移。 l產(chǎn)物性

18、質(zhì)(擴散受限) 酸性：最適pH升高； 堿性：最適pH降低。 *（3 3）反應(yīng)的最適溫度）反應(yīng)的最適溫度l多數(shù)較游離酶升高多數(shù)較游離酶升高 例如，色氨酸酶經(jīng)共價結(jié)合后最適溫度比固定前提高例如，色氨酸酶經(jīng)共價結(jié)合后最適溫度比固定前提高5 51515。l少數(shù)不變甚至降低的。少數(shù)不變甚至降低的。（5 5）最大反應(yīng)速度）最大反應(yīng)速度l大多數(shù)與游離酶相同大多數(shù)與游離酶相同l有些酶會因固定化方法的不同而有所差異有些酶會因固定化方法的不同而有所差異*（4 4）米氏常數(shù)）米氏常數(shù)l酶蛋白分子高級結(jié)構(gòu)的變化酶蛋白分子高級結(jié)構(gòu)的變化l載體電荷的影響載體電荷的影響 （1）載體與底物間的靜電相互作用； 例如，用CMC疊

19、氮衍生物結(jié)合法制成的固定化無花果酶的Km比游離酶減少1/10； （2）載體顆粒大?。侯w粒越小，Km值變化越小。 用尼龍膜或聚脲膜作成天門冬酰胺酶微膠囊固定化酶的Km值，較游離酶多兩個數(shù)量級。*1 1、固定化酶對反應(yīng)體系的影響、固定化酶對反應(yīng)體系的影響 l兩個假設(shè)兩個假設(shè) （1）酶在載體表面或多孔介質(zhì)內(nèi)的分布是完全均勻的。 （2）整個系統(tǒng)各方同性。l固定化對反應(yīng)體系的影響固定化對反應(yīng)體系的影響 （1）構(gòu)象改變和屏蔽效應(yīng) （2）微環(huán)境的影響 （3）分配效應(yīng)與擴散效應(yīng)。 *2 2、影響固定化酶的動力學(xué)因素、影響固定化酶的動力學(xué)因素l酶分子構(gòu)象改變、化學(xué)改變的影響酶分子構(gòu)象改變、化學(xué)改變的影響 共價結(jié)

20、合法、吸附法尤為突出。這種效應(yīng)難以定量描寫，也難以預(yù)測。可能導(dǎo)致酶分子總的凈電荷的改變。l微環(huán)境的影響微環(huán)境的影響 l擴散限制、分配效應(yīng)的影響擴散限制、分配效應(yīng)的影響 l立體屏蔽的影響立體屏蔽的影響 *六、固定化細胞六、固定化細胞 l 定義定義 細胞限制或定位于特定空間位置的方法稱為細胞固定化技術(shù)細胞固定化技術(shù)。 被限制或定位于特定空間位置的細胞稱為固定化細胞。 第二代固定化酶。 固定化細胞主要是利用細胞內(nèi)酶和酶系，比固定化酶應(yīng)用普遍。 l 特點特點l 無需進行酶的分離純化；l 細胞保持酶的原始狀態(tài)，固定化過程中酶的回收率高；l 細胞內(nèi)酶比固定化酶的穩(wěn)定性高；l 細胞內(nèi)酶的輔因子可以自動再生；

21、l 細胞本身含多酶體系，可催化一系列反應(yīng)l 抗污染能力強。*6-6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸（6-APA6-APA）l 抗菌機理抗菌機理 青霉素青霉素 細菌細菌 細胞壁合成受阻細胞壁合成受阻 細菌被殺死細菌被殺死l 反應(yīng)方程式反應(yīng)方程式 青霉素?；盖嗝顾仵；?青霉素青霉素G G或或V V 6-6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸 氨芐青霉素氨芐青霉素*固定細胞法生產(chǎn)固定細胞法生產(chǎn)6-6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸大腸桿菌斜面培養(yǎng)細胞固定固定化細胞 青霉素G（或V）轉(zhuǎn)化液過濾出濾液 抽提就是6-APA粗品*1.1.固定化細胞的分類固定化細胞的分類, ,形態(tài)特征和生理狀態(tài)形態(tài)特征和生理狀態(tài)分類方式分類方

22、式固定化細胞固定化細胞分類方式分類方式固定化細胞固定化細胞細胞類型細胞類型微生物微生物植物植物動物動物生理狀態(tài)生理狀態(tài)死細胞死細胞:完整細胞完整細胞,細胞碎片細胞碎片, 細胞器細胞器活細胞活細胞:增殖細胞增殖細胞,靜止細胞靜止細胞, 饑餓細胞饑餓細胞 固定化細胞的分類固定化細胞的分類*l載體結(jié)合法載體結(jié)合法 將細胞懸浮液直接與水不溶性載體相結(jié)合。 載體：陰離子交換樹脂、陰離子交換纖維素、聚氯乙烯。 優(yōu)點優(yōu)點：操作簡單，符合細胞的生理條件。 缺點缺點：吸附容量小結(jié)合強度低。l包埋法包埋法l交聯(lián)法交聯(lián)法 交聯(lián)劑戊二醛等對細胞有毒性，一般很少用。l無載體法無載體法 靠細胞自身的絮凝作用制備固定化細胞

23、的技術(shù)。 通過助凝劑或選擇性熱變性的方法實現(xiàn)。2.2.固定化細胞的制備固定化細胞的制備*3. 3. 固定化酶和固定化細胞的表征及應(yīng)用固定化酶和固定化細胞的表征及應(yīng)用l 評價固定化酶評價固定化酶( (細胞細胞) )的指標(biāo)的指標(biāo) 固定化酶(細胞)的活力 偶聯(lián)率及相對活力的測定 固定化酶(細胞)的半衰期l 固定化酶與固定化細胞的應(yīng)用固定化酶與固定化細胞的應(yīng)用 生物化學(xué)及分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究 藥物控釋載體 生物傳感器*七、酶催化反應(yīng)器及其類型七、酶催化反應(yīng)器及其類型 l均相酶反應(yīng)器均相酶反應(yīng)器 批量式攪拌桶反應(yīng)器 超濾膜反應(yīng)器l非均相酶反應(yīng)器非均相酶反應(yīng)器 連續(xù)流攪拌桶反應(yīng)器 填充床反應(yīng)器 流化床反應(yīng)器

24、 連續(xù)攪拌桶-超濾 循環(huán)式反應(yīng)器*反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點 l批量式攪拌桶反應(yīng)器批量式攪拌桶反應(yīng)器 （Batch Stirred Tand Reactor，BSTR） 間歇式酶反應(yīng)器、間歇式攪拌罐、攪拌式反應(yīng)罐 結(jié)構(gòu)簡單造價較低 傳質(zhì)阻力小反應(yīng)能迅速達到穩(wěn)態(tài)主要應(yīng)用在飲料工業(yè)中 *l 連續(xù)流攪拌桶反應(yīng)器連續(xù)流攪拌桶反應(yīng)器 （Continuous Flow Stirred Tand ReactorContinuous Flow Stirred Tand Reactor，CSTRCSTR） 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點 優(yōu)缺點：利于控溫和調(diào)節(jié)pH、處理膠態(tài)或不溶性底物、受底物抑制的固定

25、化酶轉(zhuǎn)化率較高、易損（改良）l填充床反應(yīng)器填充床反應(yīng)器 （Packed Bed Reactor，PBR） 理想條件：活塞式流動反應(yīng)器優(yōu)缺點：高效、易操作、結(jié)構(gòu)簡單、傳質(zhì)系數(shù)和傳熱系數(shù)相對較低、不適于含固體顆?；虼箴ざ鹊孜?l流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器 （Fluidzed Bed ReactorFluidzed Bed Reactor，縮寫為，縮寫為FBRFBR）FBRFBR 處理粘度高的液體和顆粒細小的底物 需要供氣體或排放氣體的酶反應(yīng)（即固、液、氣三相反應(yīng)）反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點 缺點：不適用于有產(chǎn)物抑制的酶反應(yīng)減輕產(chǎn)物抑制：多個FBR串聯(lián)或分區(qū)提高傳質(zhì)：添加惰性物質(zhì)，或磁性物質(zhì) *

26、反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點l連續(xù)攪拌桶連續(xù)攪拌桶-超濾反應(yīng)器（超濾反應(yīng)器（CSTRUF） 適用于顆粒較細的固定化酶、游離酶和細胞及小分子產(chǎn)物與大分子底物。纖維素的連續(xù)糖化、-淀粉酶水解淀粉、轉(zhuǎn)化酶水解蔗糖、青霉素酶把轉(zhuǎn)化青霉素G、小分子產(chǎn)物與大分子底物的分離l循環(huán)反應(yīng)器循環(huán)反應(yīng)器 （Recycle Reactor，RCR） 提高液體的流速減少底物向固定化酶表面?zhèn)鬟f的阻力適用于難溶或者不溶性底物的轉(zhuǎn)化反應(yīng) *反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點l膜式反應(yīng)器膜式反應(yīng)器 酶的存在狀態(tài)酶的存在狀態(tài) 相數(shù)相數(shù) 膜組件型式膜組件型式 膜材料類型膜材料類型 耦合方式耦合方式 傳質(zhì)推動力傳質(zhì)推動力 板框式螺旋卷式管式中空纖維式 *反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點l螺旋卷膜式反應(yīng)器螺旋卷膜式反應(yīng)器 含酶的膜片：膠原蛋白半透性膜 支持材料：惰性聚合網(wǎng)狀物（vexar）防止膜層相互重疊， 堵塞流道。 優(yōu)點：優(yōu)點： （1）螺旋模型可將流體