1.2.2 固定化酶的性质

固定化是对酶分子的一种修饰，固定化后的酶活性中心微环境有所改变，由此导致酶活，稳定性等的变化[5]。固定化酶的性质有：一是，固定化酶分子间的相互作用可能会降低形变的概率，从而抑制自身降解过程，提高其稳定性。二是，酶的催化活性非常灵敏，产品纯度高。三是，反应条件易于控制，可实现反应的连续化和自动控制。四是，固定化过程中酶损耗率较低，用酶量减少以降低生产成本。五是，比水溶性酶更适合多酶反应。

然而，固定化酶也存在一些不可避免的弊端：一是，在固定过程当中，酶可以通过多个位点与载体连接以改变其自身构象，导致酶活性丧失。二是，酶固定化空间位阻可能会增大，催化活性降低使酶活下降。三是，固定化酶需要辅助因子介入酶催化反应，从而影响酶促动力学[6]。

1.2.3 固定化酶的应用

在1916年，科学家发现酵母转化酶可以吸附骨炭粉，并具有催化活性的现象。20世纪70年代，日本科学家成功地应用了固定化酶，把固定化氨基酰化酶用于生产以赖氨酸，这让固定化酶的研究发展突飞猛进。在1978年首届酶工程会议后，我国开始了固定化酶的研究工作[7]。

固定化酶种类繁多，颗粒状的固定化酶可制成具有良好机械性能的酶柱；在工业生产中，我们可以使用固定化的乳糖酶连续生产低乳糖奶；在医药领域，采用固定青霉素酰基转移酶合成具有不同侧链的青霉素[8,9]。现在，人们还发现可以用酶膜与电、光、热等敏感的元件组成生物传感器，这种传感器可以用于测定指定化合物的含量，生物环境中的农药残留及控制信息传递[10-12]。目前，固定化酶的技术任务是：发挥高新技术合成性能优良的新的固定化酶载体原料、研究高分子材料和合成固定化酶智能材料等。

1.3 固定化载体的简介

制备固定化酶所用到的载体是一种介孔分子筛，这种材料在催化领域有广泛的应用，它的结构和性能是决定固定化后酶活损耗量的重要因素[13]。实验表明，载体和酶之间的相互作用使固定化酶具有特殊的催化活性和动力学特性。载体对固定化酶的影响包括：分配效应，改变空间位阻大小效应和限制扩散效应。以下内容就是对固定化材料的介绍。

1.3.1 介孔材料

介孔材料是一种具有2-50 nm孔径的新型纳米多孔材料。介孔材料具有较大的孔道体积、规则的孔道结构、均匀孔径等特点[14]。与微孔分子筛相比，它具有更高的热稳定性、耐水解性、吸附性，使得它在吸附、分离和催化反应中发挥不可替代的作用。按照介孔材料的组成和结构，我们可以把介孔材料分为介孔二氧化硅材料和非硅系介孔材料。介孔二氧化硅材料具有狭窄的孔径和规则的孔道结构，科学家们对它有较为完善的研究成果。非硅系介孔材料一般存在着可变价态，因为这种材料的组成与结构与众不同，能够为介孔材料开辟新的应用领域，比如介孔氧化硅材料在重油分子的催化转化上的应用。文献综述

1.3.2 SBA-15载体

SBA-15是属于新型的SiO2介孔分子筛的一种，它具有孔径大，孔壁厚的优点，同时能够弥补一般介孔材料热稳定性差的缺点[15]。因为SBA-15具有较大的孔径而且可以扩展，使其具备较好的水热稳定性，为催化反应和吸附分离等学科提供了优良的载体。我们常用溶胶-凝胶法来分离蛋白质，但实验结果是所得的材料孔径大小不一，蛋白质的分离效果较差。而SBA-15的孔径分布大小合理，用它来分离蛋白质能得到较好的产品。当然，SBA-15也有缺点，因为它是一种纯氧化硅材料，缺少活性中心，我们需要用有化学活性的硅羟基对其修饰改性。