1:交联法
交联法是利用双功能团试剂或多功能团试剂进行酶分子之间的交联,形成共价键,从而形成三维的交联网状结构。除了酶分子之间的交联,还存在分子内交联。根据使用条件和添加材料的不同,可以制备不同物理性质的固定化酶。常用的交联剂有戊二醛、双重氮联苯胺-2,2-二磺酸等。交联法的优点是酶之间连接牢固,具有良好的稳定性和重复使用性。缺点是有时难以控制反应条件,反应剧烈时会引起酶蛋白的高级结构变化,导致活性中心受到破坏,难以保证每次制得高活力的样品。
2:包埋法
包埋法是将酶包裹于凝胶形成的网络结构中,或半透膜聚合物的超滤膜内进行固定化。
包埋法可分为网络型和微囊型两种。前者是将酶包埋于高分子凝胶细微网络内,后者是将酶包埋在高分子半透膜中制备成微囊型。包埋法一般不需要与酶蛋白的氨基酸残基进行结合反应,很少改变酶的空间构象,酶活回收率较高,因此适用于许多酶的固定化。但是包埋法制备的固定化酶只适合用于小分子底物和产物的酶催化反应,因为只有小分子反应底物或产物可以通过高分子凝胶的网络进行扩散。此外,由这种固定化方法产生的扩散阻力还会使固定化酶的动力学行为发生改变,降低酶活力。
总之,酶可以通过各种不同的方法进行固定化,但不管是通过物理的弱相互作用还是通过较强的化学键结合,都必须采用不溶于水的材料作为固定化载体。然而,任何一种固定化方法或固定化载体都不可能适用于所有的酶。要想获得较好的固定化效果,必须根据具体的酶和催化反应类型选择合适的固定化方法和载体。因此,和多相化学催化剂的制备一样,要想通过选择固定化方法和载体制备出性能最佳的固定化酶,没有现成的规律可循,往往依赖于实际工作经验的积累,最后以是否能最大限度地保留酶活性和提高酶的稳定性为评价标准。图8-1形象地描述了几种制备固定化酶的方法。