Page 16 - 《精细化工》2023年第3期
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·472·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

            菌酶外，也能固定醇脱氢酶             [80] 、纤维素酶   [81] 、过氧     质、酶与载体间的间隔臂的性质和化学微环境有一
            化物酶    [82] 等。                                     定的要求，也需要根据载体材料的物理化学性质考
            2.2.3   固定化抗菌酶的硅酸盐复合抗菌材料                           虑其应用范围。下面以两种不同固定化酶方式介绍
                 层状硅酸盐（也称为水合层状聚硅酸盐、层状                          酶型接触杀菌材料。
            硅酸或层状碱金属硅酸盐）包括尖晶石、镁钛矿、                             3.1   共价结合固定化抗菌酶
            钾镁矿、正硅酸盐和镁闪锌矿，这些化合物具有明                                 共价结合固定化酶是将酶蛋白以化学键结合的
            确的层状排列结构，它们的相容性、低毒性及其热                             方式固定到一个合适的载体上。而共价结合固定化
            稳定性和机械稳定性促使研究人员加大力度将这些                             酶能在酶蛋白与载体材料之间形成一种结合力，使
            有趣的特性与其他无机或有机物质结合起来                       [83] 。   酶蛋白不能游离于环境中。酶与载体之间通以化学
            KAWAI 等    [84] 研究 了 Lys 固定化在层状 硅酸盐                键相连，即酶表面的活性氨基残基与载体表面的活
            RUB-15 和改性化合物 RUB-15 纳米粒子上的性能，                     性官能团发生反应，达到有效的共价连接。抗菌酶
            结果表明，溶菌酶吸附量分别约为 1.4 和 1.7 mg，                      通过共价结合固定到载体材料上，固定化酶具有良
            但吸附后的溶菌酶活性仅为天然溶菌酶的 9.8%。除                          好的稳定性和重复使用性，并且不迁移到环境中。
            了层状硅酸盐是固定化酶的常用材料外，介孔二氧                             共价结合固定化酶的载体选择与物理方法固定化酶
            化硅材料也常用作载体，其具有纳米级的可调孔径、                            不同，物理方法固定化酶需要载体具有较大的比表
            大比表面积和孔体积的特点，并且介孔二氧化硅的                             面积，而共价结合固定化酶既需要较大的比表面积
            表面硅烷醇基团也能与生物分子的表面电荷之间产                             也需要载体表面具有能与酶发生化学反应的官能
            生静电相互作用        [85] 。具有多孔结构的沸石也是一种                 团，二者决定了共价结合固定化酶的最大有效负载
            固定化酶的良好载体，沸石具有复杂的孔隙结构、                             量。固定化抗菌酶的最大有效负载量与抗菌酶最小
            可调节的表面性质、优异的热稳定性、相对较低的                             抑菌浓度相关，所以载体的选择在接触抗菌材料上
            成本和良好的环境相容性，可以提高固定化酶的稳                             具有重要意义。
            定性  [86] 。                                         3.1.1   聚合物共价结合固定化抗菌酶
                 酶型释放杀菌抗菌材料大多数以物理固定化酶                              壳聚糖（CS）在物理固定化抗菌酶上具有广泛
            的方式将抗菌酶固定化在载体上，其中天然高分子                             的应用，除此之外，壳聚糖具有的氨基、伯羟基和
            材料来源广泛，也是固定化抗菌酶的良好载体，但                             仲羟基 3 种活性官能团能通过化学修饰进行接枝共
            是大多数天然高分子材料存在机械性能较差的问                              聚反应，包括碳二亚胺偶联法、酶催化接枝法、自
            题，石油基聚合物较天然聚合物具有更好的机械性                             由基介导法和电化学法          [44] 等化学反应，因此，壳聚
            能，但存在环境污染的问题，以二者为载体的固定                             糖在共价固定化抗菌酶和交联法固定化酶方面同样
            化酶释放杀菌材料抗菌效果较好，但是存在酶泄漏                             具有广泛的应用。PARK 等           [87] 采用静电纺丝法制备
            和抗菌时效性差的问题。无机载体具有高孔隙率                              了壳聚糖纳米纤维，通过交联酶聚集体（CLEA）将
            和大比表面积的特点，能负载更多抗菌酶，拥有较                             蛋清溶菌酶固定在壳聚糖纳米纤维上，固定化的溶
            好的机械性能和稳定性，但是不易直接作为抗菌材                             菌酶-CLEA 在连续使用 100 次后仍保持 76%以上的
            料，一般作为抗菌粒子通过释放的方式达到杀菌的                             活性。经 10 次循环后，固定化溶菌酶-CLEA 的 CS
            目的。                                                纳米纤维对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、福氏

                                                               志贺氏菌和铜绿假单胞菌的抑菌率分别为 82.4%、
            3   酶型接触杀菌材料
                                                               79.8%、83.4%和 84.1%。纤维素表面具有大量的羟
                 酶型接触杀菌材料是将抗菌酶以化学键连接的                          基，可以通过化学改性增强载体表面活性，同时纤
            方式固定到载体材料上，主要的固定化酶方式是共                             维素具有较大的比表面积，是一种共价结合固定化
            价结合固定化酶和交联固定化酶。酶和载体材料之                             酶的良好载体。XUE 等           [88] 用 1,2,3,4-丁烷四羧酸
            间以共价结合或者交联结合的方式固定化酶具有不                             （BTCA）对核壳结构磁性纤维素微球（MCMS）进
            可逆性，酶与载体间的化学键结合会使酶构象的空                             行表面修饰，再将 Lys 共价固定到 MCMS 上，固定
            间变化受到限制（多点附着作用）以及化学性质的                             化溶菌酶具有较高的储存和热稳定性，且具有良好
            改变（化学修饰作用）。与其他方法（吸附、包埋、                            的重复使用性，6 次循环使用后活性为 51.9%±2.2%。
            微囊化）固定化酶或游离酶相比，共价结合固定化                                 壳聚糖、纤维素这种表面具有活性官能团的聚
            酶的活力、选择性以及稳定性等性能都有所提高。                             合物能通过共价结合的方式固定化抗菌酶，一些表
            由于酶型接触杀菌材料是通过有效的化学键连接将                             面惰性的聚合物可以通过表面功能化的方法获得活
            抗菌酶固定化在载体表面，所以其对载体的化学性                             性官能团，经过双功能交联剂连接抗菌酶和功能化
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