酶生物反應(yīng)器
酶生物反應(yīng)器操作中防范酶的變性失活
時(shí)間：2022.09.13
在酶的催化反應(yīng)中，酶是反應(yīng)的主體，所以在反應(yīng)器的操作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)特別注意防止酶的變性失活。一般而言，引起酶變性失活的主要因素是溫度、pH、重金屬離子、剪切力等。因此從這些關(guān)鍵因素進(jìn)行分析，防止在酶生物反應(yīng)器的操作過(guò)程中，由于不當(dāng)操作引起酶的變性失活。
1、溫度
溫度是影響酶催化作用的重要因素之一，較高的溫度可以提高酶的催化反應(yīng)速度，從而增加產(chǎn)物的產(chǎn)率。然而通常酶的催化反應(yīng)一般在60 ℃以下進(jìn)行，過(guò)高的溫度反而會(huì)加速酶的變性失活、縮短酶的半衰期和使用時(shí)間。
2、pH
通常酶的催化反應(yīng)一般在pH4～9范圍內(nèi)進(jìn)行，過(guò)高或過(guò)低的pH環(huán)境都會(huì)降低酶的催化效率，甚至引起酶的變性失活。此外，在調(diào)節(jié)pH的過(guò)程中，應(yīng)注意要一邊攪拌一邊緩慢地加入稀酸或稀堿溶液，以防局部過(guò)酸或過(guò)堿而引起酶的變性失活。
3、重金屬離子
重金屬離子如鉛離子、汞離子等會(huì)與酶分子結(jié)合，從而引起酶的不可逆變性失活。因此在酶生物反應(yīng)器的操作中，應(yīng)盡量避免重金屬離子的添加或進(jìn)入。此外，為了避免從原料或反應(yīng)器系統(tǒng)中帶進(jìn)某些重金屬離子給酶分子造成的不利影響，必要時(shí)可添加適量的金屬螯合劑。
4、剪切力
在攪拌罐式反應(yīng)器中，要防止過(guò)高的攪拌轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的剪切力對(duì)酶特別是固定化酶結(jié)構(gòu)的破壞。在流化床式反應(yīng)器和鼓泡式反應(yīng)器中，要注意控制流體的流速，防止由于固定化酶顆粒的過(guò)度翻滾和碰撞引起酶結(jié)構(gòu)的破壞。
除去以上幾個(gè)角度的防護(hù)措施外，在酶生物反應(yīng)器的操作過(guò)程中，還可以通過(guò)添加保護(hù)劑的方式來(lái)提高酶的穩(wěn)定性。此外，酶作用時(shí)的底物的存在往往對(duì)酶具有保護(hù)作用，所以在操作時(shí)一般先將底物溶液先加入反應(yīng)器中，再將酶加到底物溶液中進(jìn)行催化反應(yīng)。
1、溫度
溫度是影響酶催化作用的重要因素之一，較高的溫度可以提高酶的催化反應(yīng)速度，從而增加產(chǎn)物的產(chǎn)率。然而通常酶的催化反應(yīng)一般在60 ℃以下進(jìn)行，過(guò)高的溫度反而會(huì)加速酶的變性失活、縮短酶的半衰期和使用時(shí)間。
2、pH
通常酶的催化反應(yīng)一般在pH4～9范圍內(nèi)進(jìn)行，過(guò)高或過(guò)低的pH環(huán)境都會(huì)降低酶的催化效率，甚至引起酶的變性失活。此外，在調(diào)節(jié)pH的過(guò)程中，應(yīng)注意要一邊攪拌一邊緩慢地加入稀酸或稀堿溶液，以防局部過(guò)酸或過(guò)堿而引起酶的變性失活。
3、重金屬離子
重金屬離子如鉛離子、汞離子等會(huì)與酶分子結(jié)合，從而引起酶的不可逆變性失活。因此在酶生物反應(yīng)器的操作中，應(yīng)盡量避免重金屬離子的添加或進(jìn)入。此外，為了避免從原料或反應(yīng)器系統(tǒng)中帶進(jìn)某些重金屬離子給酶分子造成的不利影響，必要時(shí)可添加適量的金屬螯合劑。
4、剪切力
在攪拌罐式反應(yīng)器中，要防止過(guò)高的攪拌轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的剪切力對(duì)酶特別是固定化酶結(jié)構(gòu)的破壞。在流化床式反應(yīng)器和鼓泡式反應(yīng)器中，要注意控制流體的流速，防止由于固定化酶顆粒的過(guò)度翻滾和碰撞引起酶結(jié)構(gòu)的破壞。
除去以上幾個(gè)角度的防護(hù)措施外，在酶生物反應(yīng)器的操作過(guò)程中，還可以通過(guò)添加保護(hù)劑的方式來(lái)提高酶的穩(wěn)定性。此外，酶作用時(shí)的底物的存在往往對(duì)酶具有保護(hù)作用，所以在操作時(shí)一般先將底物溶液先加入反應(yīng)器中，再將酶加到底物溶液中進(jìn)行催化反應(yīng)。
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