文 献 综 述

1.1 脂肪酶简介

脂肪酶（Lipase，EC3.1.1.3），又称三酰基甘油酰基水解酶，广泛存在于动植物和微生物体内，能够在油-水界面催化酯合成、酯交换、酯水解、醇解、内酯合成、多肽合成及立体异构体拆分等有机反应，这些反应通常具有高底物专一性、区域选择性和异构专一性，且反应过程中不需要辅酶，条件温和，副产物少，因此是目前使用较为广泛的商品化酶，在理论研究和实际应用发挥较重要的作用^[1,2]。随着酶技术的飞速发展，微生物脂肪酶作为工业酶类，已成功应用于医药、食品、能源和环境保护等众多工业领域。

1.2 固定化酶概述

游离态的酶由于在高温、强酸、强碱和有机溶剂等条件下，容易丧失活性，且存在不易回收、难以实现连续操作等缺点，导致生产成本提高，限制了酶促反应的广泛应用^[3,4]。1916年，Nelosn和Griffin发现蔗糖酶被吸附在骨炭微粒上后，仍保持与游离酶同样的活性，这开启了人类历史上第一次进行固定化酶的研究。但随后的三十多年的时间里，由于对固定化酶应用前景不够重视，人们忽略了此项领域的进一步研究。直到五十年代后，人们才认识到固定化酶的应用前景，开始积极的对酶的固定化技术做出系统的研究和开发。1953年，Grubhofer等^[5]通过重氮化共价结合法，以聚胺基苯乙烯为载体将多种酶进行了固定化；1969年，日本千烟一郎等^[6]将固定化酰化胺基水解酶用于 DL-氨基酸拆分来生产L-氨基酸，并成功实现了工业化。

酶经固定化作用后，相比游离酶具有如下优点：（1）一般情况下，酶对温度和pH等稳定性得到提高，适合工业化生成要求；（2）易与底物和产物分离，简化了提纯工艺，降低了生产成本；（3）酶促反应过程能够加以严格控制，可以进行反复多次反应和装柱连续反应，提高了酶的使用效率，降低了生产成本；（4）脂肪酶经固定化还可以有效提高其催化拆分的立体选择性和活性。

1.2.1 固定化酶制备方法

酶的固定化方法很多，总结起来主要可分为物理法和化学法两大类。物理法包括物理吸附法（adosorption）、包埋法（entrapment）。化学法包括交联法（cross-linking）和共价结合法(covalentbinding)^[6]。

1.2.2 固定化酶载体材料

由于载体的物理、化学性能直接影响固定化酶的催化性能，因此自固定化酶技术兴起以来，人们就一直致力于对载体的研究。但目前为止，还未开发出一种可应用于所有酶的固定化载体，一般来说，固定化所使用的载体需符合下述要求^[7]：（1）良好的机械强度和稳定性；（2）微生物抵抗性高，防止微生物的降解作用；（3）有一定的亲水性和与酶分子键合的功能基团；（4）载体材料经济、易得。因此，设计和开发性能优良的酶固定化的载体已成为该领域的热点之一。

1.2.2.1 无机载体

无机载体具有良好的机械强度和稳定性、对微生物无毒且不易被微生物分解、耐酸碱、成本低等优点。常见的载体如活性炭^[8]、多孔玻璃^[9]、氧化铝^[10]、氧化硅^[11]等。这些载体大多具有多孔结构，主要利用吸附作用和电荷效应将酶固定在无机载体内部。如高贵等^[12]采用硅藻土为载体，对脂肪酶进行了固定化，确定了固定化最佳条件为温度30~35℃、pH=7.7、缓冲液离子浓度0.01~0.03mol/L、载体与脂肪酶的质量比为8:1。

1.2.2.2 天然高分子载体

天然高分子是指自然界本身存在的高分子化合物。按其化学组成和结构单元可分为多糖类（如淀粉、纤维素、甲壳素等）、蛋白质类（如白蛋白、明胶等）和其他类（无特定组成单元）。因其原料来源广泛、无毒、生物相容性和传质性能良好、易于改性等优点，被广泛作为酶的固定化载体^[13]。近年来，研究比较热门的天然高分子载体主要为壳聚糖、纤维素和海藻酸钠等。