【集萃网观察】1·酶固定化目的及意义

　　酶作为一种重要的生物催化剂，具有选择性强、催化效率高、反应条件温和、底物专一、产物大多数无毒性及无污染等特点，符合绿色化学的要求.但酶在应用中存在稳定性差、不能回收重复利用等问题，因此，在20世纪60年代发展了酶固定化技术.它通过化学或物理手段，用载体将酶束缚或限制在一定区域内，使其进行特有和活跃的催化作用.固定化酶具有贮存稳定性高、易于控制、工艺简便等优点，在化学、生物工程、医学等领域得到了迅速发展.[1]

　　2·酶固定化方法

　　固定化酶的性能是由酶固定化方法和固定化酶所使用的载体材料性质共同决定的，它们之间的交感作用使固定化酶具有独特的物理化学和动力学性质.传统的酶固定化方法，根据酶的性质及用途可分为吸附法、交联法、包埋法、共价结合法等.吸附法是最早出现的酶固定化方法，它是利用离子键、物理吸附等原理，将酶固定在纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上.交联法是利用双功能或多功能交联试剂，在酶分子和交联试剂之间形成共价键，得到三向的交联网架结构.根据使用条件和添加材料的不同，能够产生不同物理性质的固定化酶，常用的交联试剂有戊二醛、偶氮联苯胺-2，2′-二磺酸、1，5-二氟-2，4-二硝基苯、己二酰亚胺酸二甲酯等.包埋法是载体与酶溶液混合后，借助引发剂进行聚合反应，再通过物理作用将酶限定在载体的网格中，实现酶的固定化，它主要分为凝胶包埋法和微胶囊包埋法.共价结合法是通过酶蛋白分子上的官能团与固相支持物表面上的反应基团之间形成化学共价键来固定酶，该法是目前研究最为活跃的一类酶固定化方法.酶固定的常用载体有天然高分子（纤维素、琼脂糖、淀粉、葡萄糖凝胶、胶原及衍生物等）、合成高聚物（尼龙、多聚氨基酸、乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物等）和无机支持物（多孔玻璃、金属氧化物等）.另外，通过辐射、光、等离子体等高新技术均可制备高活性固定化酶.[2-3]总之，酶固定化不管是通过物理作用，还是化学键结合，都必须选用合适的材料作为固定化载体.载体材料的性能直接影响固定化酶的催化活性.因此，酶的固定化载体材料必须具备良好的机械强度、热稳定性、化学稳定性、耐生物降解性、对酶的高度亲和性、较高的酶活等.[4]但任何一种固定化方法或固定化载体都不可能适用于所有酶，要想获得较好的固定化效果，必须根据具体的酶种和催化反应类型，选择合适的固定化方法和载体.

　　3·固定化酶在纺织印染加工中的应用

　　酶催化具有安全高效、环保节能的特点，生物酶可以替代传统化学品完成生态型染整加工.另外，纺织纤维载体[如棉、蚕丝、大豆纤维、尼龙、丝素（胶）等]能以多种形态满足不同需求，易于分离回收，无毒、稳定、易得、价廉，更利于固定化酶的工业化生产；而以纤维材料为载体的固定化酶，不仅能开发生物活性材料，处理印染废水，而且还以可赋予纺织品抗菌防污等特殊功能.[5]

　　3.1过氧化氢酶

　　过氧化氢酶（Catalase，简称CAT）是一种存在于所有好氧微生物和动、植物细胞内的氧化还原酶，能够催化H2O2分解为H2O和O2.过氧化氢酶在纺织印染行业中主要应用于双氧水漂白后的生物除氧和氧漂废水处理.[6]为了提高CAT在印染生产中的稳定性，国内外对过氧化氢酶的固定化及其应用进行了研究.陈军[7-9]等以壳聚糖、棉织物和尼龙6等为载体，制备固定化过氧化氢酶，不仅使酶的酸碱、热稳定性和贮藏稳定性提高，对外界不良环境有较强的抵抗能力，而且对空气中的有害物质及自由基具有吸附和清除作用；Costa等[10-11]利用无机材质氧化铝（矾土）经戊二醛交联固定过氧化氢酶，用于处理氧漂废水，并回收用于染色加工.

　　3.2过氧化物酶

　　过氧化物酶（Peroxidase）属氧化还原酶，广泛存在于动、植物及微生物中，是以过氧化氢或烷基过氧化物作为电子受体来催化氧化一系列底物的.[12]在纺织印染方面主要应用于合成染料的脱色和印染废水的处理等.近年来，国内外研究最多的为辣根过氧化物酶和木素过氧化物酶的固定化.管文军、芦国营等[13-14]将过氧化物酶固定于尼龙66膜、聚丙烯酰胺和壳聚糖上，制备出具有更好使用特性的固定化酶.其中，固定化木素过氧化物酶对酸性大红BS的脱色率在60%以上，而且共同固定的木素过氧化物酶和葡萄糖氧化酶对染料的脱色速率更高，第1min内脱色率达90%左右.

　　3.3溶菌酶

　　溶菌酶（Lysozyme）存在于动植物、微生物甚至噬菌体中.它是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶，全称为1，4-β-N-溶菌酶，是一种有效抗菌剂，具有抗病毒、止血、消肿、镇痛及加快组织修复等功能.[15]溶菌酶固定化后可用于产业用纺织品和抗菌功能纺织品的开发.刘贤明等[16]将溶菌酶固定在人造纤维制成的HEPA空气过滤高效滤材上，从而制得生物杀菌滤材，并将其作为空调的空气净化系统，开发具有高效除尘和杀菌功能的产业用纺织品.陈建龙[17]通过共价偶联法和自组膜技术将鸡蛋清溶菌酶和海洋低温溶菌酶固定于玻璃纤维构成的空气过滤材料表面，结果表明:在干燥条件下，固定化溶菌酶可以储存更长时间，且保持一定的热稳定性，固定化溶菌酶可以在气相状态下破坏金葡球菌细胞壁并将其杀灭.胡英俊[18]采用吸附法和戊二醛交联法将溶菌酶固定在羊毛织物上，从而赋予羊毛纤维优良的抗菌效果.