木瓜蛋白酶在纳米材料上的固定化

雷政

摘 要：木瓜蛋白酶被应用在医药、食品、美容化工品、饲料工业应用等诸多行业。固定化酶便于存储和运输，有助于生产自动化，在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。纳米材料作为固定化酶的一种载体，在许多方面展现出了良好的性能，提高了国定化酶的活力。本文对木瓜蛋白酶以纳米材料为载体的固定化进行综述。

关键词：固定化;木瓜蛋白酶;纳米材料

1 纳米二氧化硅固定化木瓜蛋白酶

金属纳米颗粒为新型载体材料，在固定化酶的载体中表现出良好的性能，对提升固定化酶的活力效果显著。这次研究用纳米二氧化硅为载体吸附木瓜蛋白酶，再利用戊二醛进行交联，通过物理吸附和化学交联法来制备固定化木瓜蛋白酶[1]。通过多次实验找出理想固定化条件，对比pH值和温度的变化分别对固定酶和游离木瓜蛋白酶的影响。

1.1 pH值对酶固定化效果的影响

在其他条件不变的情况下测定固定化酶的活力，逐步调节磷酸缓冲液的pH值。吸光度最大值时pH值为7.5，固定化酶的活力达到了60%，为最高回收值。

1.2 温度对固定化酶活力回收的影响

随着反应温度的升高，反应速度加快，但过高的温度会引起酶的失活。当温度为75℃时酶活力出现最大值，达到了59%。

1.3 结论

纳米二氧化硅作为载体固定木瓜蛋白酶，有较高的活力回收， 而且具有较高的热稳定性

2 CTS-HNTs微球固定化木瓜蛋白酶

CTS即壳聚糖，化学名称为聚葡萄糖胺（1-4）-2-氨基-B-D葡萄糖，酸性溶液中易成盐，呈阳离子性质，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注。HNTs也被叫做多水高岭土自然生成管，具有纳米中空管状结构，比表面积、吸附性高，易负载各种微粒包括酶。CTS-HNTs微球是由CTS包埋HNTs，是球状多孔结构的微球，提升负载酶量，从而使酶活的保存提高[2]。

2.1 固定化木瓜蛋白酶的最适pH值和最适温度

固定化木瓜蛋白酶相对活性最大时的pH值为6.8，而游离酶的最适pH值为7.2，与游离酶比较，固定化酶的最适反应pH值向酸性方向偏移。固定化酶的最佳温度为60℃，比游离酶的最佳温度（50℃）高10℃， 固定化酶和微球载体结合后，使催化反应温度敏感性降低，固定化木瓜蛋白酶更稳定。

2.2 固定化木瓜蛋白酶的pH值稳定性

将固定化酶与游离木瓜蛋白酶分别置于逐步调节pH值的磷酸缓冲液中，在室温中放置24小时。缓冲液显酸性时，pH值对两者活性影响相同;在碱性时，随着碱性的升高，固定化酶活性受pH值影响较小。由此可知CTS-HNTs微球提高了固定化木瓜蛋白酶的耐碱性。

2.3 结论

固定化木瓜蛋白酶拥有优良的存储存和操作稳定性。CTS-HNTs微球固定化木瓜蛋白酶，将大大提高木瓜蛋白酶的使用价值。

3 纳米材料MCM-41固定化木瓜蛋白酶

MCM-41是一种有序介孔的无机类固定化载体，具有孔道呈六方有序排列、大小均匀、孔径可在2-10nm 范围内连续调节、比表面积大等特点。

在室温，戊二醛质量分数为0.75%，pH为中性的条件下，测定给酶量对固定化酶活性的影响[3]。不断增大给酶量，固定化酶活性成迅速升高趋势。当继续增加给酶量时，固定化酶的活性随给酶量的增大而下降。由此推测MCM-41孔道中酶量到达饱和时，固定化酶的活性达到最大值，随着酶量的持续增加造成MCM-41孔道堵塞，引起固定化酶活性下降。

4 展望

纳米级載体具有比表面积大、体积小、提高酶的生物相容性、稳定性等强大优势。然而纳米材料作为固定化材料在生产成本以及能源消耗等方面还存在一定的劣势，因而需要更深入的探索纳米材料的理论，进一步优化纳米材料的比表面积及力学特性，为改善酶的性能及提高酶的应用做好基础。

参考文献：

[1]郭建峰，马献力，安富强，蒋彩娜.纳米二氧化硅固定木瓜蛋白酶性能研究[J].华夏医学，2008，21（6）.

[2]丁利君，瞿叶辉，刘丹，壳聚糖-埃洛石纳米管微球的制备及其对木瓜蛋白酶的固定化.食品科学，2017，38（10）.

[3]赵炳超，肖宁，马润宇，石波.纳米材料MCM-41的制备及其固定化酶的研究[J].北京化工大学学报（自然科学版），2006，33（1）.