李海凤，曾红宇，许岗，杨兆勇

    D-海因酶固定化的研究及展望

    李海凤，曾红宇，许岗，杨兆勇

    063000 唐山，河北联合大学基础医学院(李海凤)；410100 长沙，湖南福莱格生物技术有限公司(曾红宇、许岗)；100050 北京，中国医学科学院北京协和医学院药物研究院(杨兆勇)

    酶的固定化(enzyme immobilization)是将水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水但具有酶活性的一种衍生物，在催化反应中以固相状态作用于底物。固定化酶因具有载体与酶结合的可逆及重复性[1]、粗酶液与载体结合的直接性[2]以及因恰当的结合方式而产生的酶活性位点的充分暴露[3]等特质而在生物催化领域被广泛应用。

    海因酶(hydantoinase，E.C.3.5.2.2)是一种重要的工业酶，根据其催化底物的不同光学活性，海因酶分为 D-型、L-型和 DL-型，其中 D-海因酶(二氢嘧啶酶)可选择性催化 5-单替代海因或二氢嘧啶的开环，形成 N-氨甲酰-D-氨基酸产物，进而经化学或酶促降解产生相应的 D-型氨基酸[4]。而 D-型氨基酸作为医药食品及化妆品领域的重要原料，被广泛用于半合成抗生素、肽类激素、拟除虫菊酯和农药的工业生产[4-5]。因此，利用 D-海因酶生产 D-型氨基酸已成为手性产物研究领域的热点。

    D-海因酶大多是同型二聚体或四聚体，亚基分子量在 50~ 60 kD 之间，需要金属离子作为辅因子。酶的活性易被一些螯合剂抑制，如 8-羟基-喹啉-5-硫酸。目前该类酶主要通过大肠杆菌产生，但其以溶液或冻干粉形式存在时均不稳定，这在很大程度上限制了它们在工业生产中的应用[6]。

    基于海因酶的研究现状，本文将以对 D-海因酶进行固定化的常用载体为主线对该酶的固定化方式及未来研发趋势作一概述。

    1 D-海因酶的固定化方式

    根据现有文献报道，固定 D-海因酶的载体主要有各类树脂及各类以网状交联为骨架的聚合物。树脂类主要有聚苯乙烯(PS)阴离子交换树脂、二乙基氨基乙基(DEAE)纤维素树脂、Eupergit C、Eupergit C250L及其氨基树脂、苯酚甲醛(PF)树脂；聚合物类则以聚乙烯醇(PVA)和聚苯胺(PANI)为代表。此外，也有课题组应用氨丙基玻璃珠(APG)和海藻酸钙为载体对 D-海因酶的固定化进行研究。

    1.1 聚苯乙烯树脂

    聚苯乙烯阴离子交换树脂对 D-海因酶的固定始见于 Jia 等[7]的报道，该种固定方式主要基于两者间通过戊二醛形成的共价键 ......