环境工程中固定化酶技术的应用分析

李 莉

（寿光市环境保护局，山东 寿光 262700）

环境工程中固定化酶技术的应用分析

李 莉

（寿光市环境保护局，山东 寿光 262700）

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，本文分析了固定化酶技术在环境工程领域的应用及目前已经取得的成果，并且展望了发展趋势。

环境工程；环境监测；固定化酶

固定化酶技术是二十世纪六十年代发展起来的一项新兴技术。通俗的说固定化酶就是指在一定的空间范围内进行催化反应的酶，这种酶能够反复和连续进行使用。酶固定化以后通常情况下稳定性会进一步增加，能够从反应系统中快速容易地分离和控制，并且运输和贮存起来非常方便。固定化酶技术在环境监测、污水处理和医药等方面都得到了广泛的应用［1］。

1 固定化酶技术在环境监测方面的应用

近年来，水污染事件在各地时有发生，这就要求必须把好水质这道关，相应的对各类水体有害物质的监测也越来越有必要。

酶反应器是同固定化酶制成的，它可以直接或与其他检测器组成酶电极、酶传感器等分析检测系统来实现对环境污染物的监测。这种酶反应器检测起来简单快速、特异性高、灵敏度好并且携带方便。到目前为止，用来检测农药的传感器中就以乙酰胆碱酯酶的应用最广。研究人员用固定化乙酰胆碱酯酶制成的检测设备，对几丰个蔬菜样品中农药残留进行了快速准确的检测。

2 固定化酶技术在污水处理中的应用

有机废水的处理可以分为物理化学方法和生物方法。物理化学方法在处理污水过程中，难度大并且成本高，还有可能对周围环境重复污染；所以生物方法处理有机废水在日常的应用中越来越多。

有机废水处理过程中经常用到的酶有下列几种：辣要过氧化物酶、漆酶、酷氨酸酶等。这些酶有一个共同的特性就是通过对污水中的酚类催化和氧化，可以降解其中的具有非常强毒性的酚类。有的废水中也含有残留的农药，而通过用固定化酶对废水处理的检测发现，这种技术对处理废水中的农药残留也有很好的效果。研究人员发现在酸性条件下，固定化漆酶对氯苯嘧啶醇具有非常好的降解效果。

随着人们对固定化酶这一技术的不断探索，越来越多的固定化酶和固定化方法在废水处理中受到全社会的关注。联合固定化技术使酶的特性充分发挥了出来，进一步扩大了固定化酶的使用领域。研究人员把脱色酶与苯胺降解菌混合固定用来处理染料废水。实验证明，80%和90%的脱色率和苯胺降解率非常令人满意。研究人员把造纸厂中的废水用苯酚甲醛树脂吸附结晶型枯草杆菌淀粉酶来进行处理，经过一段时间的停留，78%的悬浮胶态淀粉被去除。

3 固定化酶技术在大气治理中的应用

近年来，煤炭等能源的大量消耗使空气中的二氧化碳含量逐年增加，大气污染越来越严重，这个问题越来越受到全社会的关注。而一种新型的海藻酸ΑLG-SiO2，以还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸作为电子供体，可以把二氧化碳催化成甲醇，这种海藻酸就是用甲酸脱氢酶、甲醛脱氢酶和醇脱氢酶制备而成。另外，碳酸酐酶还可以催化二氧化碳水化。

4 固定化酶技术在清洁生产中的应用

工业化的程度越来越高，同时人们对环境保护的观念也越来越强，清洁生产这一工艺就受到越来越多的关注，也成为研究人员的一个研究重点为。因为固定化酶技术反应时条件比较温和、污染也比较小，所以这一清洁生产工艺在实际应用中越来越广泛。造纸厂纸浆漂白中用上木聚糖酶和漆酶可以避免生产过程中产生不容易以生物方法分解的大量氯代有机物质，从而进一步减少这一生产过程中的污染问题。此外，使用氧化还原酶、腈水酶以及脂肪酶这三类酶催化可以生成R扁桃酸的没有污染、没有毒性的合成方式也备受关注。［2］现在我们国家的研究人员已经成功研究出了固定化大肠杆菌生产6-氨基青霉烷酸等许多固定化新工艺。

5 其他应用

日常生产生活中，人们对污泥的处理方式一般是经过简单处理后进行填埋，这样就具有非常大的污染环境的风险。而固定化酶技术就可以用来处理污泥。根据研究，嗜热溶菌酶溶解法就可以把活性污泥进行处理，并实现零排放。研究人员在污泥中放入嗜热菌，通过观察，得出嗜热菌分泌的胞外酶可以快速实现悬浮固体及蛋白质的溶解。使用这一技术处理污泥有非常大的发展势头。

6 固定化酶技术在环境领域的应用展望

近来人们对固定化酶技术的研究越来越快，应用的前景也不可限量。这主要是固定化酶有非常多的优势：（1）固定化酶可重复使用，使酶的使用效率提高、使用成本降低。（2）固定化酶极易与反应体系分离，简化了提纯工艺，而且产品收率高、质量好。（3）在多数情况下，酶经固定化后稳定性得到提高。（4）固定化酶的催化反应过程更易控制。（5）固定化酶具有一定的机械强度，可以用搅拌或装柱的方式作用于底物溶液，便于酶催化反应的连续化和自动化操作。（6）固定化酶与游离酶相比更适于多酶体系的使用，不仅可利用多酶体系中的协同效应使酶催化反应速率大大提高，而且还可以控制反应按一定顺序进行［3］。

当然，固定化酶技术也存在着一些不足，如：固定化可能造成酶的部分失活，酶活力有损失；固定化酶一般只适用于水溶性的小分子底物，对于大分子底物不适宜；酶催化微环境的改变可能导致其反应动力学发生变化等，这些都需要得到进一步的完善。不过随着时代的发展新的载体材料的不断开发和利用，无载体固定化酶应用和兴起，固定化酶技术在环境工程中的应用会越来越广泛。

［1］李德昆，林洪，江洁等.利用固定化草酸氧化酶快速检测河豚毒素［J］.中国水产科学，2005，12（05）∶638-642.

［2］王建龙.生物固定化技术与水污染控制［M］.北京∶科学出版社，2004，291-292.

［3］李贵宝，周怀东，郭祥云等.我国水环境监测存在的问题及对策［J］.水利技术监督，2005（03）∶57-60.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.067