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第 37 卷 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 熊摇 科等: 纳米球形聚电解质刷固定化酶合成及性质表征研究 3 3

由图 8 可知,碱性蛋白酶游离酶的最适反应温度为
45 益,固定化酶的最适反应温度为 60 益,最适温度
提高 15 益。 温度继续升高,由于酶活性部位受到高
温破坏导致酶活力下降,而游离酶酶活力的下降速
度明显比固定酶快。 聚电解质能防止热力学诱导的
蛋白质变性,从而保证蛋白质的稳定性。 固定化使
酶的结构更稳定,蛋白的变性温度升高,使其对温度
的耐受程度得到提高 [12] 。

图 9摇 pH 值与游离酶和固定化酶活性的关系

Fig. 9摇 Effect of pH values on activity of free enzymes and
immobilized enzymes

温度范围内均呈现升高趋势。 图 10 表明,载体表面
的柔性聚合物链对酶蛋白的包裹,增加了酶的紧密
度,有效地避免了酶蛋白与刚性的载体表面接触发
生构型变化而导致酶活性丧失 [15] 。 聚合物链与酶
蛋白分子活性中心的相互作用更加稳定了酶分子构
图 8摇 温度与游离酶和固定化酶活性的关系 [16]
象 ,从而减少了其高热致构象变化的可能,对保
Fig. 8摇 Effect of temperature on activity of free enzymes
持蛋白活性、提高酶分子的抗热失活的能力起着重
and immobilized enzymes
要作用。
2郾 3郾 2摇 pH 值对酶活性的影响
在不同 pH 值条件下测定游离酶和固定化酶的
活性,结果见图 9。 聚电解质刷链层中反离子的富
集和释放使聚合物刷的空间结构发生改变,导致聚
合物链的伸展和塌陷,弱聚电解质刷的链伸展随 pH
值变化 [13] 。 束缚于聚电解质刷中的反离子产生高
渗透压使聚合物刷“溶胀冶,可为反离子富集和生物
分子固定提供空间。 球形聚电解质刷内部能保持
pH 值相对稳定,吸附大量的生物分子后能极大地保
留生物分子的功能和活性 [14] 。 由图 9 可知,游离酶
图 10摇 游离酶和固定化酶的热稳定性
的最适反应 pH 值为 11郾 0,固定化酶的最适反应 pH
值为 9郾 0,分析可能是固定化载体材料使酶的微观 Fig. 10摇 Thermal stabilities of free and immobilized enzymes
环境发生变化。 固定化酶相对于游离酶可在较宽酸 2郾 3郾 4摇 酸碱稳定性分析
碱范围内保持较高活性,表明固定化酶 pH 值适用 对处理后的固定化酶和游离酶进行酶活性测
范围更加宽泛,酸碱稳定性比游离酶更好。 说明酶 定,观察其酶活力的变化规律,结果见图 11。 从图
固定在载体上后,酶分子的构象更加稳定,使得酶对 11 中可以看出:固定化酶在 pH 值为 7郾 5 ~ 11郾 0 时,
pH 值的敏感性降低。 酶活力均在 90% 以上,固定化酶相对于游离酶可在
2郾 3郾 3摇 热稳定性分析 较宽酸碱范围内保持较高活性。 球形聚电解质刷
对处理后的固定化酶和游离酶进行酶活性测 能极大地保留酶的活性 [17] ,酶蛋白被聚电解质链
定,观察其酶活力的变化规律,结果见图 10。 从图 包裹后,其分子构象更加牢固,提高了酶的刚性,
10 中可以看出:经 60 益 热处理后,游离酶、固定化 减少酸碱变化过程中构象的变化,从而提高了酸
酶几乎完全失活,但固定化酶的热稳定性在很宽的 碱稳定性。