7）固定化酶和细胞的特点 酶和细胞固定化后稳定性一般有较大的增加，包括耐热性，耐酸碱性和耐受机械搅拌造成的剪切力。这种变化对于酶的应用十分重要，使酶可以长期反复使用。克服了天然酶的固有缺点。 固定化酶和细胞可以制备成为水不溶性的颗粒、纤维或薄膜，改变了酶的水溶性和细胞颗粒太小，不定型的缺点。在催化反应完成后，通过简单的过滤，就可以回收固定化酶和细胞，重新加入反应物可以继续进行反应，解决了酶和细胞回收困难的问题。也可以将固定化酶或固定化细胞装在圆筒柱状的反应器中，使反应物从一端连续流入，控制流速和其它反应条件，在柱反应器内不断进行反应，产物从柱反应器的另一端流出，这样就可以连续不断地进行反应，连续不断地生产产品，实现了酶催化反应的连续化，为自动化生产创造了条件。所以可以说，固定化技术是实现酶加工工业现代化的基础。 酶和细胞固定化技术也为扩大酶的应用打下了基础。如上面提到的生物传感器的构建，人工脏器的构建，如果使用天然酶和细胞，很难在这些方面应用。 酶固定化后它催化的反应性质也多少有变化，比如催化大分子象淀粉、蛋白质和核酸水解的水解酶类的淀粉酶、蛋白酶和核酸酶的活性降低的较多，原来催化由大分子链末端开始水解的能力降低，而从大分子链的中间水解的能力增加。这种变化对于某些应用有其好处的一面，也有不利的一面。这也说明，任何事物都具有两重性。8）抗生素的酶法改造 青霉素和头孢霉素，由于它们抗菌谱广、低*，成为在临床上广泛应用的抗生素，但由于长期的不合理应用，也使许多致病菌产生抗药性，使其临床应用效果大大降低。研究表明，利用酶催化的反应可以进行结构改造，获得新的高效半合成的青霉素和头孢霉素，能够解决上述问题。青霉素和头孢霉素都是由母核和侧链两部分构成的，母核是产生抗菌活性的核心，侧链与抗菌谱及其稳定性有关。改变侧链可以提高抗菌活性和稳定性，也可部分解决抗药性和过敏问题。因此，进行结构改造成为发展新的半合成抗生素的关键。 所谓的结构改造是指以发酵法生产的天然青霉素为原料，通过能够将侧链水解下来的青霉素酰化酶的作用，使之水解为母核和侧链两部分，将母核回收，然后再用化学方法或青霉素酰化酶催化的合成反应，与新的侧链反应合成新的半合成青霉素，如现在临床上广泛使用的氨苄青霉素，羟氨苄青霉素等。 青霉素酰化酶是由微生物产生的，可以直接使用产酶的大肠杆菌细胞作为酶来使用，也可以使用分离得到的酶进行催化反应，但它们如果不固定化，使用十分不便，使用一次因为不能回收，只好废弃。花费很大力气和财力生产的酶白白浪费掉了。而且由于酶从催化的反应物中除去也很困难，往往会污染产物，影响生产的母核质量。现在在工业上大多数都是采用固定化青霉素酰化酶或固定化细胞进行母核的生产。利用包埋法制备固定化产生青霉素酰化酶的大肠杆菌细胞，或利用化学结合法将分离得到的青霉素酰化酶结合在适当的载体上制备固定化酶，它们均可用于以青霉素为原料的母核6-APA(化学名称为6-氨基青霉烷酸)的生产。首先将固定化青霉素酰化酶或固定化细胞的颗粒或纤维，填充在柱型反应器中，利用图中所示的简单设备，在循环泵的作用下，使10??青霉素溶液连续快速循环流过固定化酶反应器，由于青霉素水解产生苯乙酸和母核6-APA，会使反应液的pH不断下降，当反应液的pH低于6时，青霉素水解反应就会停止，为保证反应的不断进行，需要对反应液的pH进行调整，保持在pH8-8.5，可以使水解反应很快完成，青霉素的水解率可到达98?￥上。完成水解反应的反应液移出反应系统，进行母核的回收和纯化得到产物。柱反应器经适当的清洗，重新加入新的反应液进行下一批的反应。固定化酶反应器可以使用相当长的时间。通常一公斤固定化青霉素酰化酶可以生产一吨的青霉素母核6-APA。因此可见固定化酶具有很高的生产效率。 另外，将母核6-APA和新的侧链如苯甘氨酸甲酯的混合溶液，在pH4.5的条件下通过固定化青霉素酰化酶柱式反应器，还可以催化合成氨苄青霉素。因此，利用固定化青霉素酰化酶不仅可以生产半合成抗生素的母核，还可以催化合成半合成青霉素。这样一种生产方式大大提高了半合成抗生素的生产水平，解决了工业化生产的问题。该生产技术的产业化大大地改变了半合成抗生素的生产面貌。9）高果糖糖浆的生产 高果糖糖浆是应用于食品和饮料行业的重要甜味剂，它的甜度和蔗糖相当，是目前利用固定化酶生产的最大宗的产品，也是应用固定化酶技术的高新产业代表之一。 高果糖糖浆的生产是以淀粉为原料，经过高温酸水解制备成葡萄糖，但由于酸水解会产生大量的有色和苦味的物质，使葡萄糖的纯化变得复杂。现在大多数是利用淀粉酶和糖化酶的联合作用从淀粉制备葡萄糖，它不存在高温酸水解的问题，制得的葡萄糖收率高，质量好。然后再通过叫做葡萄糖异构酶的酶催化将葡萄糖转化为果糖，这个反应只能将42??葡萄糖转化为果糖，反应到达平衡，因此制备的糖浆中含有55??葡萄糖，42??果糖和3??寡糖。在葡萄糖异构酶的固定化技术成功以前，利用上面方法进行高果糖糖浆的生产很难实现。因为使用从微生物细胞分离的葡萄糖异构酶需要进行大规模的反复生产，成本高，但是只使用一次就废弃了；由于酶制剂存在大量杂质，带入产品中，影响了产品质量。自从80年代之后，葡萄糖异构酶的固定化技术日臻成熟，大规模利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖糖浆才得以产业化。目前利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖糖浆的大型企业的生产能力到达万吨。在工业上，一般是利用适当的包埋载体将酶和产酶的细胞一起包埋，制成珠状固定化酶；也可以利用适当的吸附载体，利用吸附法制备固定化酶。将固定化葡萄糖异构酶或含酶细胞装入柱形反应器，使经过纯化精制的10-30??萄糖溶液以一定流速流过固定化酶柱反应器，在反应温度60-80℃下，控制其它条件，完成葡萄糖异构化，流出反应器的反应液经过脱盐和脱色，浓缩，得到高果糖糖浆。目前一般的固定化葡萄糖异构酶的生产能力可到达1公斤固定化酶生产3吨高果糖糖浆，高活性的固定化酶可以生产6-8吨高果糖糖浆。 利用这样的固定化酶工艺生产大量的高果糖糖浆，满足了国内外市场的需求。这种技术为将淀粉转化为与蔗糖类似甜度和性质的糖，开辟新糖源，推动食品工业的发展作出了重要贡献。 由以上简单的介绍我们可以看出，酶和细胞的固定化是酶工程的重要组成部分，它的发展为酶的广泛应用，开辟新的应用领域，为实现酶催化的反应过程的连续化和自动化奠定了基础。
