废水处理固定化酶

『壹』 什么是固定化酶有何优点

所谓固定化酶，是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。通常酶催化反应都是在水溶液中进行的，而固定化酶是将水溶性酶用物理或化学方法处理，使之成为不溶于水的，但仍具有酶活性的状态。

酶固定化后一般稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用。便于运输和贮存，有利于自动化生产，但是活性降低，使用范围减小，技术还有发展空间。固定化酶是近十余年发展起来的酶应用技术，在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。

(1)废水处理固定化酶扩展阅读：

固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。

物理方法包括物理吸附法、包埋法等。物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应,整体结构保持不变,酶的催化活性得到很好保留。但是,由于包埋物或半透膜具有一定的空间或立体阻碍作用,因此对一些反应不适用。

化学法包括结合法、交联法。结合法又分为离子结合法和共价结合法。是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上,使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。

『贰』 酶在环境保护方面有哪些应用

2.1
对废水净化的作用
在20世纪70年代，固定化酶已被用于空气和水的净化。在废水处理中，固定化酶占据主导地位。含酚废水属于工业废水，含有芳香族化合物，树脂加工业、塑料厂、染料厂都会产生含有芳香族化合物的废水，所以是重大污染物，需优先处理。辣根过氧化酶是处理这种污染物的主要酶制剂，它不仅可以高效去除废水中的含酚量，还可以利用磁响应性回收磁性酶，达到一举两得的效果。墨西哥科学家在萝卜中提取出一种萝卜素酶也可以去除废水中的含酚化学物质，它还可以达到在废水处理中使废水循环利用的效果。食品废水与重工业废水也是需要净化的较大废水污染源，现在也已有多种酶制剂可以净化这两种废水，废水净化已得到较大改善。今天，净水机几乎成为每家每户的必备产品，由此看来，酶的应用已经广泛应用各地各处。
2.2
对石油与废油净化作用
每年排入大海的石油量数百万吨，如果得不到及时的处理，海里的鱼虾等生物造成致命危害，并且石油中的有害物质可能通过海里的生物带入人体，威胁到人的生命。在开采与炼制石油的过程中产生的工业废油也是废油的一大污染源，它隶属石油的附属污染品，也应与是有采用相同的治理方法。现今社会的飞速发展是人类的生活品质大幅提高，人类所食用的食品含油量也大大增多，不良商家钻空子制作地沟油在市场上贩卖，人类食用地沟油对身体的危害是很大的，所以废油处置问题迫在眉睫。研究表明，酯酶技术对废油回收利用起关键作用。但现在我国由于技术限制，并未能将这种技术运用到废油处理中。
2.3
对白色污染治理的作用
科技的迅速发展对世界进步起到了强大的推动作用，但随之也带来了不少负面问题。当前我们大多数使用的高分子材料，大多是非生物降解或是不能降解的材料，例如塑料产品，已经成为白色污染的最大污染源。虽然现在有规定用其他材质物品代替塑料产品，但只是冰山一角，对于控制白色污染还远远不够。据统计，全球每年丢弃的白色垃圾高达数千万吨，对生态环境破坏尤为严重。酶技术在对白色污染治理起到了不可代替的作用。酶法合成可降解高分子材料，效果好于化学催化剂。化学催化剂太过强硬，效果不佳。酶作为生物催化剂可以代替化学催化剂，克服产物分离难，代谢复杂的缺点，同时在温和的催化条件下可以高效率的分解掉高分子材料。白色污染在酶技术的日益提高下完全治理指日可待。

『叁』 固定化酶的各种方法（如：包埋法和交联法等）的具体操作流程～～～ 谢谢！！！‘‘‘‘‘

包埋法、交联法对细胞、酶的固定化操作及其比较

一． 实验目的
通过用聚丙烯酰胺包埋法和明胶——戊二醛交联法两种方法固定枯草杆菌菌体和细胞色素C，掌握细胞和酶的一些固定方法，并对它们进行固定效果的比较，了解这些固定方法的特点。

二．实验原理
酶的固定化技术是用物理或化学的方法将水溶性的酶与固态的水不溶性载体结合，使之成为一种不溶于水的仍具有酶活性的物质。固定化酶的优点在于：1）可以反复使用；2）易与产物分离，便于产物的纯化处理，提高产物的产量和质量；3）多数情况下，比水溶性的酶稳定；4）适于装柱使用，有利于生产的连续化。细胞的固定是将产酶的微生物细胞直接固定在固态的水不溶性载体上，省去了细胞破碎以及酶提取等复杂的步骤。但要求所固定的微生物能让底物和产物易透过细胞膜并且细胞内不存在产物的分解系统。所以，要固定的细胞应该是有选择性的。本实验主要是学习固定的方法，并通过比较了解这些方法的特点。丙烯酰胺在一定条件下经催化可形成凝胶，把酶或细胞包埋在凝胶的网络空隙中，形成不溶性的酶的载体。明胶是一种惰性蛋白，当与细胞或酶蛋白混合后，就把酶或细胞包埋在明胶联成的网架之中。由于菌体细胞或酶蛋白的表面都有蛋白质游离氨基，当加入双功能团试剂戊二醛以后，戊二醛即和蛋白质游离氨基形成Schiff碱，因此，在明胶表面与菌体或酶蛋白表面之间发生错综复杂的交联，从而使酶或细胞固定化。

三．主要仪器与试剂
仪器：灭菌锅，摇床，冰箱，离心机，水浴锅，紫外-可见分光光度计等。
试剂：蛋白胨，牛肉膏，明胶，戊二醛，丙烯酰胺（Acr），过硫酸铵（AP），甲叉双丙烯酰胺（Bis），四甲基乙二胺（TEMED），过氧化氢，邻苯二胺，细胞色素C等。

四．操作步骤
1．枯草杆菌细胞的培养
在超净台上将已灭菌的培养液（见实验二十七）5ml移置已灭菌的试管中，接种纯的枯草芽孢杆菌。在37℃摇床快速振荡培养8-10小时（培养液较混浊为止）。离心收集菌体，加3ml蒸馏水轻搅使菌细胞悬浮。
2. 丙烯酰胺凝胶固定细胞色素C和菌细胞
取50ml烧杯三只，各加入3ml 29%Acr-1%Bis混合液，2ml水。轻搅匀后，于1号烧杯中加入1ml菌细胞悬浮液、2号烧杯中加入1ml 0.13%细胞色素C液和在3号烧杯中加入水1ml作为对照，然后都加入10％过硫酸铵液70μl和TEMED8μl，轻搅匀后待凝。将凝固后的凝胶用水浸泡5分钟，其中换水3次。把凝胶放置滤纸上，用滤纸轻吸干，观察凝胶颜色。（可能的话，将包含菌细胞的凝胶切成较薄的薄片与对照一起在显微镜下观察）。将这几种凝胶切成小颗粒，分别取约0.5克放置于有滤纸的漏斗中，用水淋洗数次后移置试管中，各加入20mmol/L邻苯二胺4ml浸泡2分钟后加入10%过氧化氢0.04ml，混匀反应30秒，倒出上清液，以水为空白测定428nm处的吸光值，分析测定结果并解释。
3. 明胶包埋—戊二醛交联法制备固定化细胞色素C和固定化菌细胞
取50ml烧杯二只，各加入明胶1克，水4ml，于80℃水浴熔化，冷却至60℃左右分别加入2ml菌细胞悬浮液或0.13%的细胞色素C液，在搅动下迅速加入25%的戊二醛0.5ml，置于—20℃，三天后取出融化，观察比较。

『肆』 蛋白酶在污水处理中的应用

酶在污水处理中主要用于分解难降解有机物，或催化生化反应的进行，比如过氧化物酶在有机废水处理中的应用，其中包括辣根过氧化物酶、木质素过氧化物酶及从植物中提取的过氧化物酶在含酚废水及含难降解的芳香族化合物废水、造纸废水处理中的研究和应用。不仅可降低有毒有机污染物的含量，而且使用固定化酶技术，必然会降低处理废水的成本，提高酶的使用效果。又如芽孢杆菌培养物的胞外酶与真菌纤维素酶的结合可协同降解纤维素。该组合物也可降解碳水化合物、脂肪和蛋白质，因此使其可用于污水处理

『伍』 高分悬赏！！！！！！

节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。 我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。

节能减排的形势

当前，实现节能减排目标面临的形势十分严峻。去年以来，全国上下加强了节能减排工作，国务院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能减排的一系列政策措施，各地区、各部门相继做出了工作部署，节能减排工作取得了积极进展。但是，去年全国没有实现年初确定的节能降耗和污染减排的目标，加大了“十一五”后四年节能减排工作的难度。更为严峻的是，今年一季度，工业特别是高耗能、高污染行业增长过快，占全国工业能耗和二氧化硫排放近70％的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等六大行业增长20．6％，同比加快6．6个百分点。与此同时，各方面工作仍存在认识不到位、责任不明确、措施不配套、政策不完善、投入不落实、协调不得力等问题。这种状况如不及时扭转，不仅今年节能减排工作难以取得明显进展，“十一五”节能减排的总体目标也将难以实现。

节能减排的意义

我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要，是我们应该承担的责任。

节能减排的着手点

一要加快产业结构调整。要大力发展第三产业，以专业化分工和提高社会效率为重点，积极发展生产性服务业；以满足人们需求和方便群众生活为中心，提升发展生活性服务业；要大力发展高技术产业，坚持走新型工业化道路，促进传统产业升级，提高高技术产业在工业中的比重。要积极实施“腾笼换鸟”战略，加快淘汰落后生产能力、工艺、技术和设备；对不按期淘汰的企业，要依法责令其停产或予以关闭。
二要大力发展循环经济。要按照循环经济理念，加快园区生态化改造，推进生态农业园区建设，构建跨产业生态链，推进行业间废物循环。要推进企业清洁生产，从源头减少废物的产生，实现由末端治理向污染预防和生产全过程控制转变，促进企业能源消费、工业固体废弃物、包装废弃物的减量化与资源化利用，控制和减少污染物排放，提高资源利用效率。
三要强化技术创新。要组织培育科技创新型企业，提高区域自主创新能力。加强与科研院校合作，构建技术研发服务平台，着力抓好技术标准示范企业建设。要围绕资源高效循环利用，积极开展替代技术、减量技术、再利用技术、资源化技术、系统化技术等关键技术研究，突破制约循环经济发展的技术瓶颈。
四要加强组织领导，健全考核机制。要成立发展循环经济建设节约型社会工作机构，研究制定发展循环经济建设节约型社会的各项政策措施。要设立发展循环经济建设节约型社会专项资金，重点扶持循环经济发展项目、节能降耗活动、减量减排技术创新补助等。要把万元生产总值、化学需氧量和二氧化硫排放总量纳入国民经济和社会发展年度计划；要建立健全能源节约和环境保护的保障机制，将降耗减排指标纳入政府目标责任和干部考核体系。

『陆』 生物技术在水污染治理方面的应用有哪些

生物技术的研究方向：

生物净化
污水中的有毒物质包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一，固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等，此方面国内外成功的例子很多。近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展，对于含100mg/L废水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母细胞降解含酚的废水也已实际应用于废水处理。

生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。

白色污染
废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，将塑料和农膜迅速降解。

化学农药
利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物，有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO 和H O，这种降解途径彻底，一般不会带来副作用；有的是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药，这种途径的降解结果比较复杂，有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应，就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造，改变其生化反应途径，以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物农药。

『柒』 包埋法固定化酶的优缺点

优点

1，方法简便，将细胞与单体或聚合物一起聚凝，细胞被包埋在形成的聚合物之中。

2，条件温和，可选用不同的聚合物载体，不同的包埋系统和条件，以保持细胞的酶催化活性。

3，细胞不易渗漏，稳定性好。

4，有较高的细胞容量，聚合体中的细胞含量可达40%-70%。

缺点

由于固定化细胞技术不够成熟，在固定化细胞的包埋材料的有无毒性及某性能，固定化细胞的强度及无杂菌性等方面还存在不足，固定化细胞技术主要用于污水处理。要将固定化技术更好地用于生产食品，药品等方面，就必需研究出更多更好的无毒价廉的包埋材料，不断探索出提高固定化细胞强度的方法。

包埋法定义：将酶、细胞或原生质体包埋在各种多孔载体中，使其固定化的方法。

分类：根据载体的材料和方法的不同分为凝胶包埋法（网格型包埋法）、半透膜包埋法（微囊型包埋法）。

酶固定化后一般稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用。便于运输和贮存，有利于自动化生产，但是活性降低，使用范围减小，技术还有发展空间。固定化酶是近十余年发展起来的酶应用技术，在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。

『捌』 什么是固定化酶有何优点如何制备固定化酶

什么是固定化酶？有何优点？如何制备固定化酶
1固定化酶的传统制备方法
1.1吸附法
吸附法是利用物理吸附法,将酶固定在纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上的固定方式.
显著特点是：
工艺简便及条件温和,包括无机、有机高分子材料,
吸附过程可同时达到纯化和固定化；
酶失活后可重新活化,
载体也可再生.
但要求载体的比表面积要求较大,有活泼的表面
1.2包埋法
包埋固定化法是把酶固定聚合物材料的格子结构或微囊结构等多空载体中,而底物仍能渗入格子或微囊内与酶相接触.这个方法比较简便,酶分子仅仅是被包埋起来,生物活性被破坏的程度低,但此法对大分子底物不适用.
(1)网格型
将酶或包埋在凝胶细微网格中,制成一定形状的固定化酶,称为网格型包埋法.也称为凝胶包埋法.
(2)微囊型
把酶包埋在由高分子聚合物制成的小球内,制成固定化酶.由于形成的酶小球直径一般只有几微米至几百微米,所以也称为微囊化法.
1.3结合法
酶蛋白分子上与不溶性固相支持物表面上通过离子键结合而使酶固定的方法,叫离子键结合法.其间形成化学共价键结合的固定化方法叫共价键结合法.共价键结合法结合力牢固,使用过程中不易发生酶的脱落,稳定性能好.
该法的缺点是载体的活化或固定化操作比较复杂,反应条件也比较强烈,所以往往需要严格控制条件才能获得活力较高的固定化酶.
1.4交联法
交联法是用多功能试剂进行酶蛋白之间的交联,使酶分子和多功能试剂之间形成共价键,得到三向的交联网架结构,除了酶分子之间发生交联外,还存在着一定的分子内交联.多功能试剂制备固定化酶方法可分为：
(1) 单独与酶作用；
( 2) 酶吸附在载体表面上再经受交联；
( 3) 多功能团试剂与载体反应得到有功能团的载体,再连接酶.交联剂的种类很多,最常用的是戊二醛,其他的还有异氰酸衍生物、双偶氮二联苯胺、N,N-乙烯马来酰亚胺等.
交联法的优点是酶与载体结合牢固,稳定性较高；缺点是有的方法固定化操作较复杂,进行化学修饰时易造成酶失活
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竞争性抑制剂与被抑制的酶的底物通常有结构上的相似性,能与底物竞相争夺酶分子上的结合位点,从而产生酶活性的可逆的抑制作用.与酶的活性中心相结合.与酶的结合是可逆的.
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增大底物浓度可以减弱竞争性抑制剂的影响.