1.2 碳酸酐酶固定化酶媒介

媒介的選取會(huì )明顯危害固定化酶酶的性質(zhì)，制取理想化的固定化既要采用有效高效的固定化酶方式，與此同時(shí)又要挑選優(yōu)良的媒介。一般 在挑選固定化酶媒介原材料時(shí)必須考慮到以下幾個(gè)方面：1）媒介的理化性質(zhì)，例如樣子、尺寸、直徑、沖擊韌性、不容易溶解反映物質(zhì)、在強強酸強堿和高溫情況下的可靠性、耐微生物菌種溶解工作能力等；2）媒介的工業(yè)生產(chǎn)運用工作能力：原材料質(zhì)優(yōu)價(jià)廉容易得到、可開(kāi)展現代化生產(chǎn)、能再生反復應用等。

傳統式的固定化酶媒介主要是以動(dòng)物與植物的結構蛋白為主導的純天然高分子結構物質(zhì)，如從蝦的硬殼中獲取出的殼聚糖、褐藻酸鈉; 從藻類(lèi)中能夠獲取海藻酸鈉等。此外還包含瓊脂糖珠、瓊脂糖凝結、卵清蛋白、木制纖等。近些年，包含碳基原材料、硅基原材料、氫氧化物等以外的無(wú)機物媒介原材料科學(xué)研究較多，且很多科學(xué)研究運用化學(xué)藥品對原材料改良后再用以固定不動(dòng) CA，使固定化酶 CA 的可靠性、可多次重復運用性更強。牛建杰等以 γ-出現縮水甘油醚氧丙基三叔丁基氯硅烷（GPTMS）為改性材料對納米顆粒開(kāi)展改性材料，獲得了環(huán)氧樹(shù)脂基功能性的 Fe₃O₄-SiO₂
核殼納米顆粒，接著(zhù)將碳酸酐酶 CA 共價(jià)鍵固定不動(dòng)到納米顆粒上，以完成 CA 固定化酶。結果顯示，固定不動(dòng)化酶的耐熱性、儲藏可靠性和反復應用性均好于相同條件下下的分散酶，其在反復應用 10 次能仍維持 84.2%的相對性酶魅力。Jing 等取得成功將 CA 固定不動(dòng)在帶磁聚脂質(zhì)體上，與分散 CA 對比，固定化酶 CA具備更強的酶促反應、不錯的可提拔性、高些的耐熱性。歷經(jīng) 6 次多次重復使用后，活力為起初的47.6%。Suhyeok 等 將大腸埃希菌核糖體蛋白 L2與深海病菌深海氫遺傳基因弧菌(hmCA)的 CA 遺傳基因結合，搭建的融合蛋白取得成功地自固定不動(dòng)到硅藻泥微生物硅上，所配制的固定化具備較高的可靠性。Peirce等在存有炭化二亞胺的標準下，根據化學(xué)鍵將耐高溫的 CA 固定不動(dòng)在順磁性物質(zhì)的 Fe3O4金納米顆粒（NPs）上，較大載酶量為 40 mg CA/g NPs。Kumari 等將 Sulfurihydrogenibium azorense CA（SazCA）與甲基纖維素融合控制模塊(CBM3)結合后獲得的重組蛋白BMC-SazCA 可與微晶纖維素珠串緊密聯(lián)系，將固定化運用于催化反應 CO₂ 水合反應，10 個(gè)循壞后，固定化酶的 BMC-SazCA 的活力約為新鮮制取的固定化酶 BMC-SazCA 的 90%。

2 碳酸酐酶在二氧化碳捕集中化的運用

2.1 推動(dòng)有機化學(xué)有機溶劑消化吸收二氧化碳

一般運用有機化學(xué)吸附法收集二氧化碳常見(jiàn)的化工有機溶劑為醇胺和金屬材料偏堿實(shí)驗試劑[。醇胺水溶液包含一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DGA)、哌嗪(PZ)、二乙烯三胺(DETA)、羥基二乙醇胺(MDEA)和五羥基二乙烯三胺(PMDETA)等。金屬材料偏堿實(shí)驗試劑有碳酸鉀、氫氧化鈉溶液、氫氧化鋁等。運用醇胺水溶液消化吸收 CO₂ 具備很大的消化吸收容積，迅速的消化吸收速度，可是消化吸收速度慢、物質(zhì)易溶解，消化吸收焓較高。盡管運用碳酸鉀K₂CO₃)水溶液消化吸收 CO₂ 必須較低的可再生動(dòng)能，對環(huán)更友善，但其消化吸收動(dòng)力學(xué)模型比較慢，因而必須大中型且貴重的消化吸收柱才可以實(shí)際操作。碳酸酐酶可靠性好，在加速CO₂的水合速度的與此同時(shí)又可以減少消化吸收焓。因而，近幾年來(lái)很多研究表明在醇胺或金屬材料偏堿實(shí)驗試劑中添加碳酸酐酶，能夠使 CO₂收集加工工藝既具備高的消化吸收容積與此同時(shí)具備迅速的消化吸收速度和較低的解析耗能。

1988 年 Silverman 和 Lindskog[40]對碳酸酐酶的構造和催化機理開(kāi)展了討論，結果顯示，雖然不一樣種類(lèi)的 CA 具備不一樣的蛋白編碼序列，但催化反應的活性中心全是帶甲基的 Zn2 正離子，CA 的加盟可顯著(zhù)地提升 CO₂ 水合的速度。圖 2 為 CA 催化反應水合反應的機制圖。在分子結構間質(zhì)子轉移中，CA 處在活力情況，氫氣正離子融合到鋅上，二氧化碳分子結構挨近碳水化合物主鏈，這兒稱(chēng)之為質(zhì)子安全通道，向水溶液中的緩存分子結構釋放出來(lái)質(zhì)子。隨后融合鋅的甲基對氧原子開(kāi)展親核攻與周邊的二氧化碳分子結構反映，造成融合鋅的碳酸氫鹽。水分將碳酸氫鹽互換到水溶液后，酶處在不活躍性情況，水與鋅融合。為了更好地修復 CA 的催化劑的活性，務(wù)必從與鋅相結合的水分中除掉一個(gè)質(zhì)子。質(zhì)子根據質(zhì)子安全通道進(jìn)行分子結構內質(zhì)子轉移，這類(lèi)遷移產(chǎn)生在共價(jià)鍵水分中間。