Page 18 - 《精细化工》2023年第3期
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·474· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷
增强抗菌酶的耐酸碱和耐高温的性能。但也会带来 化酶的方式固定抗菌酶，存在机械性能差、酶泄漏、
空间位阻以及化学性质的改变，降低抗菌酶的活性。 抗菌时效性差的问题。但是以吸附和包埋等方法固
因为酶型接触杀菌材料的时效性和稳定性较好，其 定化抗菌酶具有高负载率，并且能更好地保留酶活
在医疗设备、医用敷料等生物医学材料上具有更好 性和抗菌效果。因此，酶型释放杀菌材料可作为食
的应用前景。酶型释放杀菌材料大多数以物理固定 品保鲜材料和生物医学材料。
表 1 同时采用共价固定化方式和交联固定化方式固定抗菌酶
Table 1 Immobilization of antimicrobial enzymes by both covalent immobilization and cross-linking immobilization
载体材料 交联剂 抗菌酶 固定化酶效果
不锈钢 戊二醛、N,N′-羰基二 溶菌酶 在中性 pH 条件下，固定化溶菌酶的 SS 底物与金黄色葡萄 [92]
咪唑 球菌接触 4 h 后，95%以上的金黄色葡萄球菌细胞不再存活
细菌纤维素薄膜 戊二醛 木瓜蛋白酶 能完全抑制了大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌 [93]
在伤口敷料中的生长
磁性纳米颗粒 戊二醛 溶菌酶和纤维 纤维素酶和溶菌酶回收率分别为 78.9%、69.6%，共固定化 [94]
素酶 酶的热稳定性是游离酶的 3 倍，其在循环使用 6 次后仍保
留初始活性的 60%
对酶的空间结构影响最小，这表明对固定化抗菌酶
4 结束语与展望
活性更高，也更易于回收。但是，物理固定化酶普
遍存在酶泄漏和扩散限制的问题，对抗菌酶的杀菌
与传统化学抗菌剂相比，具有生物活性的抗菌
效果产生一定的影响。在载体上物理固定化酶不能
酶在食品制造、医疗卫生和环境保护中具有较大的
准确地控制固定化抗菌酶的负载率，也无法确定释
应用价值，但是目前抗菌酶在对抗微生物和微生物
放杀菌的时效性，进而抗菌酶的浓度与抗菌性能的
膜上仍然存在以下几个问题：
关系也无法确定。酶型释放杀菌抗菌材料多用于食
（1）抗菌酶是生物活性抗菌剂，与传统化学抗
品包装中，在短期内具有良好的抗菌效果，用于提
菌剂相比，酶的稳定性较差。抗菌酶在抗微生物和
高产品货架期。酶型接触杀菌材料，采用化学键连
微生物膜中需要考虑到抗菌酶的耐高温、耐酸碱性，
接的方法将抗菌酶的氨基残基与载体表面活性官能
必须保持酶具有一定的活性，达到有效抗菌的目的。
（2）抗菌酶对微生物和微生物膜的抗菌效果的 团结合，牢固的化学键使抗菌酶具有良好的稳定性
影响因素较多。抗菌酶的抗菌效果与酶浓度有关， 和重复利用性，但是由于化学键的形成会对酶的空
间结构产生影响，进而降低抗菌酶的活性，影响其
抗菌酶只有达到细菌的最小抑菌浓度才会起到抑菌
效果。酶型改性抗菌材料需要考虑到抗菌酶的附着 抗菌性能。但这种酶型接触杀菌材料具有更长时间
率，不同固定化酶的方法得到的酶型改性抗菌材料 的抗菌性，满足长期抗菌的要求，抗菌表面具有更
的抗菌效果不同，固定不同抗菌酶的酶型改性抗菌 加普遍的应用，除了食品包装方面，还可以应用于
材料对不同微生物也有特异性。目前，学者考虑将 医用敷料和其他生物医学领域。
多种酶协同抗菌，或将抗菌酶与传统抗菌剂合用起 若要解决上述问题，需要开发一种固定化抗菌
到对抗微生物和微生物膜的作用。 酶的新方法，能获得更高的酶负载量、更高的酶活
（3）酶型生物改性抗菌材料的使用成本比传统 性。因此，在未来发展中需要考虑具有特定化学特
抗菌剂抗菌材料高。首先需要对所使用的抗菌酶进 性和物理特性，即具有化学活性基团和适当几何特
行提纯，再进行固定化，二者提高了该抗菌材料的 性的载体，使得载体既能在温和特性下与抗菌酶结
使用成本。目前，只有 HEWL 和 GOX 具有较完善 合，又能保持酶负载量和酶活性。也可以考虑采用
的提纯工艺。虽然酶型改性抗菌材料在一定程度上 多种固定化酶技术的组合，解决单一固定化酶不能
提高了抗菌酶的耐高温、耐酸碱性，但其使用的时 解决的问题，如：采用共价结合和交联结合两种方
效性以及不完备的制备工艺决定了其不宜进行商业 法固定化抗菌酶，使其具有更加稳定的化学微环境，
应用。 应对极端环境的变化。对于固定化抗菌酶的活性和
酶型释放杀菌材料，采用物理固定化酶的方式 成本问题，可从基因工程入手，通过改变抗菌酶的
将抗菌酶固定化到载体材料上，赋予载体材料抗菌 结构、选择性来提高抗菌酶的耐高温性、耐酸碱性，
性。采用吸附、包埋等物理固定化酶的反应条件温 并具有较高的抗菌活性。
和，固定化过程中催化抗菌酶固定到适当的位置， 近年来，病原性微生物引起的发病率不断提高，
