Question

【題目】葡萄糖異構(gòu)酶經(jīng)固定化后，可用于工業(yè)化生產(chǎn)高果糖漿。請回答下列問題。

（1）戊二醛是一種交聯(lián)劑，能與葡萄糖異構(gòu)酶通過化學(xué)鍵交聯(lián)。將酶液、 戊二醛溶液先后加入到海藻酸鈉溶液中攪拌均勻， 用注射器將混合液注入到_______溶液中可得到凝膠珠粒，此過程所用的固化酶方法為 ______________________________________。

（2）海藻酸鈉的濃度影響會到凝膠珠粒的形狀，若珠粒呈“蝌蚪”狀，有明顯的拖尾現(xiàn)象，說明_________，此珠粒中固化酶活力較低，原因是 ______________。

（3）1個(gè)葡萄糖異構(gòu)酶活力單位常定義為每分鐘產(chǎn)生 1μmol_________所需的酶量。下圖是溫度對葡萄糖異構(gòu)酶的固化酶和游離酶活力的影響曲線，該曲線表明______________。

（4） 在用葡萄糖異構(gòu)酶凝膠反應(yīng)柱生產(chǎn)高果糖漿時(shí)，若糖液在1次流經(jīng)反應(yīng)柱后果糖的濃度低于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對此你提出的改進(jìn)方案是____________（答出2點(diǎn)）。

Answer 1

【答案】CaCl2 CaCl2包埋法、 化學(xué)結(jié)合法 海藻酸鈉濃度過高 （交聯(lián)后的）葡萄糖異構(gòu)酶易從海藻酸鈉中漏出 果糖 固化酶和游離酶的最適溫度相同； 低于或高于最適溫度時(shí)， 固化酶的酶活力高于游離酶 增加葡萄糖異構(gòu)酶凝膠的裝載量（或凝膠柱高）； 降低糖液流速；將流出液再次加入反應(yīng)柱；更換直徑較細(xì)的柱筒等

【解析】

固定化酶（固定化細(xì)胞）技術(shù)是指將酶或細(xì)胞固定于載體上，便于與反應(yīng)物分離，并能重復(fù)使用的技術(shù)，固定化酶一般采用化學(xué)結(jié)合法，固定化細(xì)胞多采用包埋法、物理吸附法，如用海藻酸鈉進(jìn)行包埋。固定化酶固定的是一種具體的酶，不能催化一系列化學(xué)反應(yīng)；與直接使用酶相比，固定化酶使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以被反復(fù)利用。

（1）戊二醛是一種交聯(lián)劑，能與葡萄糖異構(gòu)酶通過化學(xué)鍵交聯(lián)。將酶液、戊二醛溶液先后加入到海藻酸鈉溶液中攪拌均勻，用注射器將混合液注入到CaCl2溶液中可得到凝膠珠粒，此過程所用的固定化酶方法為CaCl2包埋法、化學(xué)結(jié)合法。
（2）海藻酸鈉的濃度影響會到凝膠珠粒的形狀，若珠粒呈“蝌蚪”狀，有明顯的拖尾現(xiàn)象，說明海藻酸鈉的濃度過高。此珠粒中活化酶活力較低的原因是：交聯(lián)后的葡萄糖異構(gòu)酶易從海藻酸鈉中漏出，影響酶與底物的結(jié)合。此種固定化酶技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)是酶可以回收，能進(jìn)行反復(fù)利用；節(jié)約成本；酶與產(chǎn)物分離等。
（3）高果糖漿生產(chǎn)需要的酶是葡萄糖異構(gòu)酶，1個(gè)葡萄糖異構(gòu)酶活力單位常定義為每分鐘產(chǎn)生1μmol果糖所需的酶量。通過分析溫度對相對酶活力影響的曲線圖可知，固化酶和游離酶的最適溫度相同，均對應(yīng)橫坐標(biāo)上同一點(diǎn)，低于或高于最適溫度時(shí)，固化酶的酶活力都高于游離酶。
（4）固定化酶與游離酶的酶促反應(yīng)相比，固定化酶的不足之處是與底物接觸面積減小；產(chǎn)物不易擴(kuò)散；單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率相對低或酶的活力降低等。改進(jìn)方案主要有增加葡萄糖異構(gòu)酶的裝載量；降低糖液流速；將流出液再次加入反應(yīng)柱；更換直徑更細(xì)的柱筒等。