木瓜蛋白酶在納米材料上的固定化

雷政

摘 要：木瓜蛋白酶被應用在醫藥、食品、美容化工品、飼料工業應用等諸多行業。固定化酶便于存儲和運輸，有助于生產自動化，在工業生產、化學分析和醫藥等方面有誘人的應用前景。納米材料作為固定化酶的一種載體，在許多方面展現出了良好的性能，提高了國定化酶的活力。本文對木瓜蛋白酶以納米材料為載體的固定化進行綜述。

關鍵詞：固定化;木瓜蛋白酶;納米材料

1 納米二氧化硅固定化木瓜蛋白酶

金屬納米顆粒為新型載體材料，在固定化酶的載體中表現出良好的性能，對提升固定化酶的活力效果顯著。這次研究用納米二氧化硅為載體吸附木瓜蛋白酶，再利用戊二醛進行交聯，通過物理吸附和化學交聯法來制備固定化木瓜蛋白酶[1]。通過多次實驗找出理想固定化條件，對比pH值和溫度的變化分別對固定酶和游離木瓜蛋白酶的影響。

1.1 pH值對酶固定化效果的影響

在其他條件不變的情況下測定固定化酶的活力，逐步調節磷酸緩沖液的pH值。吸光度最大值時pH值為7.5，固定化酶的活力達到了60%，為最高回收值。

1.2 溫度對固定化酶活力回收的影響

隨著反應溫度的升高，反應速度加快，但過高的溫度會引起酶的失活。當溫度為75℃時酶活力出現最大值，達到了59%。

1.3 結論

納米二氧化硅作為載體固定木瓜蛋白酶，有較高的活力回收， 而且具有較高的熱穩定性

2 CTS-HNTs微球固定化木瓜蛋白酶

CTS即殼聚糖，化學名稱為聚葡萄糖胺（1-4）-2-氨基-B-D葡萄糖，酸性溶液中易成鹽，呈陽離子性質，這種天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等優良性能被各行各業廣泛關注。HNTs也被叫做多水高嶺土自然生成管，具有納米中空管狀結構，比表面積、吸附性高，易負載各種微粒包括酶。CTS-HNTs微球是由CTS包埋HNTs，是球狀多孔結構的微球，提升負載酶量，從而使酶活的保存提高[2]。

2.1 固定化木瓜蛋白酶的最適pH值和最適溫度

固定化木瓜蛋白酶相對活性最大時的pH值為6.8，而游離酶的最適pH值為7.2，與游離酶比較，固定化酶的最適反應pH值向酸性方向偏移。固定化酶的最佳溫度為60℃，比游離酶的最佳溫度（50℃）高10℃， 固定化酶和微球載體結合后，使催化反應溫度敏感性降低，固定化木瓜蛋白酶更穩定。

2.2 固定化木瓜蛋白酶的pH值穩定性

將固定化酶與游離木瓜蛋白酶分別置于逐步調節pH值的磷酸緩沖液中，在室溫中放置24小時。緩沖液顯酸性時，pH值對兩者活性影響相同;在堿性時，隨著堿性的升高，固定化酶活性受pH值影響較小。由此可知CTS-HNTs微球提高了固定化木瓜蛋白酶的耐堿性。

2.3 結論

固定化木瓜蛋白酶擁有優良的存儲存和操作穩定性。CTS-HNTs微球固定化木瓜蛋白酶，將大大提高木瓜蛋白酶的使用價值。

3 納米材料MCM-41固定化木瓜蛋白酶

MCM-41是一種有序介孔的無機類固定化載體，具有孔道呈六方有序排列、大小均勻、孔徑可在2-10nm 范圍內連續調節、比表面積大等特點。

在室溫，戊二醛質量分數為0.75%，pH為中性的條件下，測定給酶量對固定化酶活性的影響[3]。不斷增大給酶量，固定化酶活性成迅速升高趨勢。當繼續增加給酶量時，固定化酶的活性隨給酶量的增大而下降。由此推測MCM-41孔道中酶量到達飽和時，固定化酶的活性達到最大值，隨著酶量的持續增加造成MCM-41孔道堵塞，引起固定化酶活性下降。

4 展望

納米級載體具有比表面積大、體積小、提高酶的生物相容性、穩定性等強大優勢。然而納米材料作為固定化材料在生產成本以及能源消耗等方面還存在一定的劣勢，因而需要更深入的探索納米材料的理論，進一步優化納米材料的比表面積及力學特性，為改善酶的性能及提高酶的應用做好基礎。

參考文獻：

[1]郭建峰，馬獻力，安富強，蔣彩娜.納米二氧化硅固定木瓜蛋白酶性能研究[J].華夏醫學，2008，21（6）.

[2]丁利君，瞿葉輝，劉丹，殼聚糖-埃洛石納米管微球的制備及其對木瓜蛋白酶的固定化.食品科學，2017，38（10）.

[3]趙炳超，肖寧，馬潤宇，石波.納米材料MCM-41的制備及其固定化酶的研究[J].北京化工大學學報（自然科學版），2006，33（1）.