磁性生物催化剂的最新应用及前景展望
1. 总结
磁性生物催化剂将磁性与酶的催化活性相结合，便于在生物技术过程中回收和再利用。固定在磁性纳米粒子上的脂肪酶在该领域占主导地位。本综述涵盖了该领域的高级文献计量分析和概述，揭示了研究进展。使用 WoS 分析了 34,949 篇出版物，并将其精简为 450 篇。确定了发表论文最多的著名期刊、国家、机构和作者。被引用最多的文章显示了研究热点。通过对主题和关键词的分析，确定了五个集群，并表明主要研究领域与从不同类型的可持续植物油中获取生物燃料有关。概述了磁性生物催化剂在生物传感器、光热疗法、环境修复和医学中的应用。随着专利数量的增加，业界表现出了极大的兴趣。未来的研究应侧重于使用独特的磁性材料固定新型脂肪酶，以提高其在各种生物技术应用中的效率。
2. 简介
脂肪酶(EC 3.1.1.3)是一类催化三酰甘油水解的酶，是典型的单亚基折叠糖蛋白。它的天然底物是长链脂肪酸酯，能催化油脂水解生成甘油、脂肪酸和二酰甘油或单酰甘油。该类酶除水解反应外，还能催化酯化反应、酯交换反应和氨解反应。脂肪酶的结构中只有一个活性位点，即位于酶表面末端的催化三联体，如图1所示，该区域使脂肪酶能进行催化过程，酶活性与该区域的立体性和化学完整性有直接关系。
这些催化剂在油脂加工、食品、化妆品、药物制剂、生物传感器、光热疗法、环境修复、医药、生物润滑剂和生物燃料等领域有着广泛的应用。这些应用意味着基于脂肪酶的循环生物经济正在增长。到2024年，全球脂肪酶市场预计将增长至4.6629亿美元，复合年增长率约为7.6%。2019年，它已经达到约3.3609亿美元，约占食品酶市场的11.6%，估计为290.7亿美元。参与这一循环经济的商业脂肪酶主要来源于微生物（细菌、酵母和真菌）、动物和植物，因为这些酶具有良好的热稳定性，以及多功能性、可用性和大规模生产的能力。微生物脂肪酶拥有最大的市场份额，约占总需求的92%。 然而，由于脂肪酶以游离形式存在，并且在使用后无法从反应介质中回收，因此存在一定的经济限制。
酶固定化是一种可以克服与酶催化成本相关的经济障碍、解决酶回收问题甚至提高催化稳定性、增加对反应的控制并避免酶对产品的污染的技术。已经研究了几种固定酶的方法和载体。各种固定技术都可以稳定酶并保持其活性。科学家研究最多的技术是吸附、共价键和交联聚集体。所有这些技术都需要选择合适的载体来固定酶。这些材料的选择基于其性质和所需特性，包括低成本、生物相容性、自由表面、不溶性、热稳定性和结合位点。然而，用于固定的载体通常可以进行改性并涂上其他更活性的材料，以获得更理想的脂肪酶结合特性。一个例子是活化磁性纳米粒子，当其附着在稳定的表面上用于酶固定时，可提供低成本和良好的可重复使用性。
磁性纳米粒子（MNP）具有适合潜在酶固定化的特性，包括生物相容性、低毒性和高比表面积，以及允许从反应介质中快速回收的超顺磁性。使用分离的MNP进行酶固定化效率低下，因为它们没有可固定的活性位点阵列，并且它们容易形成团聚体，从而失去在反应介质中分散的能力。然而，研究人员已经找到了克服这一问题的极好方法，即用聚乙烯亚胺（PEI）等聚合物材料涂覆MNP，并用戊二醛、环氧和乙氧基等几种其他材料活化MNP。因此，作为酶载体的MNP具有出色的固定化稳定性、低生产成本和低运营成本，因为它们可以重复使用。
出于这些原因，人们对磁性纳米粒子固定化脂肪酶的研究兴趣逐渐增加。2010 年至 2022 年间，在 Web of (WoS) 上搜索游离脂肪酶平均每年发表约 2,688 篇文章，而搜索固定化脂肪酶和磁性纳米粒子固定化脂肪酶平均每年分别发表约 300 篇和 34 篇文章，如图 2 所示。
2010 年，有 5 篇文章发表在磁性生物催化剂上。2010 年引用次数最多的文章（65 次引用）是一篇关于 MNP 功能化用于酶固定化的开创性文章。作者用戊二醛对 MNP 进行功能化，成功固定了三酰甘油脂肪酶，使生物催化剂的活性达到 58.2%。同年另一篇引用次数较高的文章（47 次引用）也描述了一种功能化磁性纳米粒子的方法。研究人员使用壳聚糖作为功能化剂，使固定化的酵母醇脱氢酶的活性达到 65%。
为了了解脂肪酶获得的磁性生物催化剂的研究进展，本研究旨在绘制该领域的知识体系。为此，进行了高级文献计量分析，观察绩效指标（在该领域发表论文最多的报纸、国家、期刊和作者），通过分析关键词和主题形成聚类，并获得未来研究的视角和路径。分析基于 2010 年至 2022 年的 WoS 数据库，评估了 34,949 篇出版物，将其精简为 445 篇，仅限于脂肪酶获得的磁性生物催化剂。在此步骤之后，概述了磁性生物催化剂最常见的合成工艺和表征、应用、优缺点、一些使用的反应器以及相关的专利沉积。
3.方法
数据库：Web of （WoS）数据库（ / ）。
文献计量分析：
初审：时间：2010-2022年；
关键词：“”；
定义为“文章”、“评论文章”和“程序文件”，
英语语言。
初步分析共获得 34 949 篇出版物。
重新筛选：包括关键词“ ”，分析结果细化至 3910 篇出版物，关键词“ ”最终导致出版物数量为 445 篇。
基于这些精炼结果集，本研究旨在回答以下研究问题 (RQ)：期刊、国家、机构和作者之间的合作模式是什么？该领域最具影响力的作品是什么？现有文献中的当前主题是什么？该领域未来的研究议程是什么？用于识别最相关数据的搜索策略、分析方法和研究问题如图 3 所示。
软件：( 1.6.18) ()、Cite Space ( 6.1.R2) ()、( 3.0) () 以及 Excel 和 Word ( Plus，2019)。
使用“构建文献计量图”，您可以更好地可视化通过数据库搜索获得的分析结果。该软件允许导入基于引文数据、共同引文和来自期刊、国家、机构和作者的关键字图的地图数据，从而创建可理解和分析的集群。使用关键字和已识别的集群来预测研究领域的趋势。与合作，预测研究领域的趋势并创建该领域的专题地图。用于对获得的结果进行分类。
4. 结果与讨论 4.1. 期刊、国家、机构和作者之间的合作模式如何？ 4.1.1. 出版物结果
在 Web 上搜索关键字“脂肪酶”可得到 34,949 篇文章。添加关键字“”可得到 3910 篇文章，添加关键字“磁性纳米粒子”（最终细化）可得到 445 篇文章。关于磁性纳米粒子 (MNP) 作为脂肪酶固定剂的出版物数量远低于固定在其他材料上的脂肪酶。2010 年，关于 MNP 作为脂肪酶固定剂的论文只有 5 篇。2019 年达到顶峰，有 63 篇出版物；在分析的最后一年（2022 年），总数为 33 篇。人们对这种磁性载体越来越感兴趣，这是因为它可以通过施加外部磁场从反应混合物中快速回收。本研究确定的一些出版物证实了这一因素的重要性。
4.1.2. 科学期刊、国家、机构和作者的分布
2010 年至 2022 年期间，有 170 种期刊发表了关于脂肪酶在磁性纳米粒子上固定的文章，平均每年 2.6 篇。人们对 MNP 作为脂肪酶固定剂的研究非常感兴趣，不同研究小组进行的各种研究表明，脂肪酶在磁性载体上的固定可以从不同的角度看待，特别是考虑到纳米粒子的表面可以用与酶反应性更强的其他材料进行改性，从而产生一系列具有明显不同特性的报告产品。
表1列出了发表论文最多的前10个期刊、国家、机构和作者的排名。还显示了每篇文章的引用次数和平均引用次数。定量分析表明，在前10个期刊中，这些期刊占该研究领域出版物的30.5%。论文和引用次数最多的期刊是荷兰的期刊，有39篇论文和1430次引用，平均每篇论文被引用36.67次。虽然它发表的论文较少，但平均引用次数最高，达到65.86次。数据库分析还提供了发表文章的通讯作者声明的原籍国信息。中国发表的论文最多，有188篇（占总数的42.2%），引用次数高达5489次。伊朗和印度分别以60篇和2005篇论文和54篇和1252篇论文位居第二和第三。 前三个国家中，伊朗的平均引用次数最多，达到33.42次。从通讯作者单位来看，发表论文最多的前三名机构均为中国，分别是中国科学院、江苏大学和兰州大学，发表论文19篇（占总数的4.2%）、引用676次、15篇和491次、14篇和680次。平均引用次数最高的是兰州大学，达到了48.57次。发表论文最多的三位作者分别是-、Ali和张业旺，分别发表论文11篇、10篇和10篇（各占论文总数的约2.2%），被引用次数分别为348次、337次和259次。三者中，平均每篇被引用次数最高的是Ali，为33.70次。
这些排名中出现的与磁性生物催化剂相关的共同主题，包括期刊、国家、机构和作者，都集中在增强磁性纳米粒子 (MNP) 的功能化，使其转变为能够稳定高效固定脂肪酶的载体。在顶级期刊和作者中被引用次数最多的文章中，聚乙烯亚胺、壳聚糖和戊二醛等创新材料以及这些材料的组合脱颖而出。聚乙烯亚胺已被探索用于使用共价和静电方法进行固定。壳聚糖已证明其能够形成氢键和交联，而戊二醛作为双功能剂，能够形成共价键。
图 4 给出了关于出版物数量最多的期刊的更多数据。图 4 - (A) 显示了磁性纳米粒子固定化脂肪酶影响因子 H 最高的 10 篇发表文章。图 4 - (B) 显示了 2010 年至 2022 年期间该领域出版物数量最多的期刊的出版物数量的增长情况。
图5展示了该区域发表论文最多和被引用次数最多的国家、机构和作者的文献计量数据。图5-(A)显示了每篇出版物的地理编码位置。由于作者之间联合出版，论文数量高于数据库中显示的数量。出版物数量主要集中在亚洲、欧洲、北美洲和南美洲，尤其是巴西。它还显示了每个国家发表文章的不同地区。图5-(B)显示了至少有五次引用的国家之间的合作网络地图。我们可以看到形成了绿色、红色和蓝色三个大网络。中国是合作程度最高的国家，其次是伊朗、印度和巴西。所分析的关于这个主题的文章的作者来自51个国家和455个机构，证明了人们对这一领域的广泛兴趣。 51 个国家中，只有 11 个国家拥有 10 篇或以上的出版物，只有 6 个国家拥有 20 篇或以上的出版物，这表明研究集中在少数几个国家：中国、伊朗、印度、巴西、土耳其和美国。
细化WoS上中国作者的原始研究文章，我们可以发现，通过结合不同的物质，获得了各种各样的功能化磁性纳米材料。使用壳聚糖功能化和戊二醛活化的MNP固定纤维素酶被引用次数最多（172次），纳米粒子上的纤维素酶量达到112.3 mg/g。表征和测定结果表明，固定化纤维素酶在更宽的温度和pH范围内表现出比游离酶更好的操作稳定性，并且在磁分离回收后具有良好的可重复使用性。这些研究再次证实了壳聚糖和戊二醛功能化的MNP用于稳定固定各种酶的可行性。
图 5 - (C) 显示了各机构考虑到合作发表的文章数量（与考虑通讯作者数据的表 1 不同）。德黑兰医科大学以 70 篇文章领先，江苏大学以 46 篇文章领先，德国联邦大学以 33 篇文章领先。
图 5-(D) 展示了被引次数至少为 5 次的机构之间的合作网络图，我们可以看到四大组：红色的中国科学院、绿色的兰州大学、蓝色的德黑兰医科大学、黄色的俄罗斯联邦大学，可以看出这四所机构在相关领域都比较突出。
图 5 - (E) 显示了分析期间作者的出版物。可以观察到作者关于此主题的出版物的稳定性。图 5 - (F) 出版物引用次数≥5次的作者的合作网络。观察到五大组，分别用红色、绿色、黄色、蓝色和紫色表示，由 10、10、8、6 和 6 个机构组成，表示这些机构之间的合作。总共确定了 1736 位不同的作者。但是，当细化到至少有 5 次引用的作者时，这个数字下降到 32。
文献计量分析不仅追踪了磁性生物催化剂的全球科学发展轨迹，还揭示了人们对新材料的追求，这些新材料旨在实现多功能应用并控制 MNP 的亲和力、孔隙率和表面电荷等特性。这凸显了全球对提高固定化脂肪酶的稳定性以形成可应用于不同领域的磁性生物催化剂的共同兴趣。
图 6 显示了这项研究的全球化程度，比较了发表该领域论文最多的国家、作者和机构。我们可以看到，中国在出版物数量方面绝对领先，许多作者和机构（即使不是明确的中国作者和机构）也与相关国家合作。伊朗和巴西位居第二和第三位。
4.2. 研究热点
这个领域最有影响力的作品是什么？
4.2.1. 被引用次数最多的文章
表3列出了最近10年内被引用次数最多的关于磁性纳米粒子固定化脂肪酶的文章，表1中被引用次数最多的文章和发表期刊之间可能存在一定的关系。表2列出了最近10年内被引用次数最多的关于磁性纳米粒子固定化脂肪酶的文章。
4.3. 背景研究主题
现有文献中的当前主题是什么？
4.3.1. 研究主题
2010 年至 2022 年 WoS 数据库中与 MNPs 固定化脂肪酶相关的文章被分配到 23 个不同的知识领域。许多文章被纳入多个研究领域，11 个领域的文章少于 10 篇。图 7 显示了五个领先的研究领域，约占已发表文章的 73%。
生物燃料具有良好的研究潜力，不同领域的多篇文章描述了通过酶催化植物油获得生物柴油的方案。生物燃料与工程的重大关系表明市场一直在积极寻求用可生物降解的原料替代化石燃料的有效解决方案。
4.3.2. 按研究主题分类
各种各样的材料直接影响磁性生物催化剂的生产。图 8 显示了生物催化剂的生产路线，按脂肪酶的选择、脂肪酶的固定方式以及如何对磁性纳米粒子进行功能化和激活以稳定酶进行分类。
图 9 显示了不同的脂肪酶、固定化形式、功能化和活化形式以及固定脂肪酶的磁性载体或 MNP 掺杂载体，这些是基于 WoS 在本研究中 445 篇文章的数据库中获得的数据。在精炼的数据集中，白色念珠菌脂肪酶是文章中描述的最常见类型，有 129 篇文章，占总数的近 30%（图 9-(a)）。脂肪酶 TLL 和 RML 分别是 26 篇和 10 篇文章的主题。磁性纳米粒子数据库中出现的其他关于固定化脂肪酶的文章包括文献综述、共固定化过程和其他脂肪酶的固定化，如荧光假单胞菌 (PFL)、洋葱伯克霍尔德菌 (BCL)、黑曲霉 (ANL) 和扩展青霉 (PEL)。
图 9-(B) 显示了本文献计量研究分析的文章中报道的 MNP 上脂肪酶固定化的一些形式。共价固定化和吸附固定化发生率最高，分别有 183 篇和 97 篇文章，占总数的 41% 和 22%。然而，应该注意的是，这两种类型也可以在交联和异功能固定化的背景下提及。
图 9 - (C) 显示了用于功能化和激活 MNP 以固定脂肪酶的分析研究中一些最常用的材料。戊二醛是最常用的材料，有 110 篇报道，约占 25%。紧随其后的是壳聚糖，有 90 篇文章（占总数的 20%）。然而，值得注意的是，在过去 10 年中的特定时间点，例如 2014 年和 2022 年，关于使用壳聚糖的报道比戊二醛多。PEI 和环氧基材料分别是 18 篇和 17 篇文章的主题。
图 9 - (D) 显示了用于形成脂肪酶固定化磁性载体的主要基础材料。分离的 Fe3O4（仅功能化和活化）是最常见的报道，出现在 216 篇文章中，几乎占文献计量分析中确定的文章的 50%。其他材料 - 二氧化硅、碳纳米管和石墨烯 - 被用作复合材料，掺杂氧化铁以制造磁性材料。二氧化硅是第二常见的报道材料，出现了 105 次（24%）。石墨烯和碳纳米管分别是 34 篇和 33 篇文章（8% 和 7%）的主题。
4.4. 新兴学科研究
该领域未来的研究议程是什么？
4.4.1. 频繁关键词定量分析
关键词分析可以更好地了解该领域的研究进展和研究人员面临的未来挑战。表3显示了本次文献计量分析中前20个关键词的排名和总链接强度。它指出了过去十年该领域研究中最突出的主题。（287）、（221）、（182）和（149）是本次分析的中心主题和最突出的关键词。（113）、（96）和（82）是“发动机”，分别出现在第五、第六和第七位。
图 10 显示了从中获得的 90 个最重要的关键词的可视化网络图，这些关键词至少出现了 10 次。形成了 6 个聚类，其中最大的聚类（标记为红色）由关键词“ ”组成，并连接到其他几个区域。在标记为绿色的聚类中，“ ”是被引用次数最多的关键词，而在标记为蓝色的聚类中，“ ”是被引用次数最少的关键词。该图还显示了围绕“ ”的黄色聚类，“ ”和“ ”关键词的紫色聚类，以及用橙色标记的“ ”、“ ”和“ ”单词的小聚类（图 10-（a））。所有这些聚类都是相互关联的，并且它们具有几个其他具有可靠链接的关键词。在中研究了每个聚类的标签以及代表它的文章和节点数量。图 10-（b）显示了关键词开始形成的时期。
4.4.2. 持续探索领域
为了更好地了解该领域的新兴趋势，我们使用软件对文献计量研究获得的数据进行分析和整理。该软件通过创建每个主题的信息集群来可视化知识领域的发展。它还指出每个集群由哪些文章和关键词组成，以及形成的链接（节点）数量。关键词分析对于确定磁性纳米粒子固定化脂肪酶的研究方向非常重要。
表 4 展示了该软件在磁性纳米粒子固定化脂肪酶研究中引用的五个主要簇。
集群 #0 被标记为“磁性交联酶聚集体”，磁性纳米粒子是被引用次数最多的五个关键词之一，此外还有白色念珠菌和壳聚糖涂层磁性纳米粒子。集群 #0 由功能化和活化的 MNP 组成，可通过交联等稳定固定技术实现酶固定。列出了每个集群中的几篇代表性文章。在集群 #0 中，文章报道了在一定 pH 值和温度范围内以及在储存期间用稳定键固定脂肪酶的不同方法。
簇 #1 用术语“超顺磁性 Fe3O4 纳米粒子”表示，该术语（与簇 #0 的标签一样）在整个文献计量分析中反复出现。这组文章涉及使用 Fe3O4 作为形成载体的主要材料，而不是作为二氧化硅、碳纳米管和石墨烯等其他材料的掺杂剂。文章还分析了酶固定后 Fe3O4 保留的磁容量。
集群 #2 标记为“酯交换”。该集群包含专注于酶生物催化过程的文章，无论是生物柴油还是生物润滑油可生物降解油，甚至是芳烃的生产。脂肪酶催化的生物柴油酯交换具有清洁、高效和耐水性的优点，因此酯交换已成为生物柴油中的重要研究课题。
簇＃3被标记为“念珠菌”，是一种最常固定在磁性纳米粒子上的脂肪酶，包括改善酶催化的研究。
簇 #4 标记为“废弃食用油”，这是 MNPs 固定化脂肪酶应用的驱动主题，也代表了“生物柴油生产”和“生物柴油合成”等关键词的多次出现。列出了许多关于此主题的文章。许多人研究了使用不同的磁性生物催化剂从废弃煎炸油中生产生物柴油。
4.4.3. 专题地图
使用 R 3.0 通过界面执行专题制图。此界面使人们能够深入了解文献计量分析中当前和未来的潜在研究主题，因此可以与 R 一起使用以获得对研究将如何发展的合理预期。专题地图表示各种主题，X 轴表示中心度，Y 轴表示密度。中心度衡量主题之间的关联程度，而密度衡量凝聚度。在专题图中，中心度表示给定主题的重要性，而密度表示其发展和可持续性。图 11 显示了本研究分析的专题地图，其中显示了与固定在磁性纳米粒子上的脂肪酶相关的主要主题。
“关于”和“交叉”主题具有较高的中心性和较低的密度；它们被认为是该领域的基础研究主题。“关于”和（在某种程度上）“交叉”被认为是驱动主题；也就是说，它们是推动继续研究的关键主题。反过来，“关于”和（在某种程度上）“交叉”被认为是新兴主题，目前有越来越多的文章涉及这些主题。最后，“关于”被认为是一个专门或小众的主题，它存在但只出现在该研究领域的一小部分文章中。
5. 磁性生物催化剂概述 5.1. 磁性生物催化剂的合成与表征
磁性生物催化剂的合成是一个不断发展的研究课题，旨在开发高效、可控和可重复的方法，以获得具有所需尺寸、形状和磁性的颗粒。磁性生物催化剂是在合成磁性载体后获得的，随后用于固定目标酶。磁性材料，如氧化铁 (Fe3O4) 和氧化钴 (CO)，经过功能化和活化，用生物相容性材料进行酶固定。
磁性材料的合成方法有多种，可以是物理的，也可以是化学的。物理方法包括超声波合成、高温蒸发、溅射和高能研磨。这些通常用于获得尺寸更小、晶体纯度更高的颗粒。然而，这些方法成本更高，需要更复杂的设备。化学方法通常使用得更多，因为它们成本较低。最常见的是共沉淀、化学还原、微乳液、热分解和水热合成。这些技术可以精确控制粒度和形态。化学方法通常是对MNP表面进行功能化的最常用方法。共沉淀是合成和功能化MNP最常用的方法。该方法涉及将金属离子溶解在碱性介质中并添加沉淀剂。
文献中存在多种 MNP 功能化的策略，此外，该领域的研究正在不断发展，以寻找新的功能化材料和实现 MNP 与功能化剂相互作用的新方法。MNP 的功能化和活化与载体如何固定酶有关。正如主题 4.3.2 中已经提到的。最常见的功能化方法是引入氨基、羧基、羟基、环氧材料、戊二醛，甚至聚合物材料或表面活性剂。经过适当的功能化和活化后，MNP 用于通过共价、吸附、交联、异功能化或封装等方式固定不同类型的脂肪酶，如白色念珠菌 ( )、南极念珠菌 ( 、CALB )、酿酒嗜热菌 ( 、TLL ) 和米黑根霉 ( 、RML )，形成生物催化剂。 经过这次训练后，磁性生物催化剂的结构和形态表征就开始了。
纳米粒子的研究采用各种形式的结构和形态表征。磁性生物催化剂中最常用的结构表征是：X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、光电子能谱（XPS）和拉曼光谱。最常用的形态表征是：扫描显微镜（SEM）和透射显微镜（TEM）。与生物催化剂成分相关的其他表征包括电子散射光谱（EDS）、X射线荧光光谱（XRF）和热重分析（TGA）。振动样品磁强计（VSM）分析用于测量生物催化剂的磁势。
表 5 总结了最近关于磁性生物催化剂的文章，介绍了各种磁性载体、固定化技术、所涉及的脂肪酶以及表征磁性生物催化剂的方法。最近，用各种材料对 MNP 进行功能化已成为各种脂肪酶固定化方法的趋势，包括物理固定化和化学固定化。
为了探索不同材料的组合及脂肪酶的共固定化，通常将合成和表征过程结合起来，以加强对所得材料的理解（如表5所示）。图12显示了生物催化剂的关键合成和表征过程。
5.2 磁性生物催化剂的应用
本文讨论了磁性生物催化剂的应用。
磁性生物传感器可以检测生物标志物，毒素，病原体和磁性生物催化剂的灵敏度和选择性的污染物。已经研究了STS用于受控药物输送，诊断成像和治疗等应用。
随着所有这些应用和新的未来前景，磁性生物催化剂显然带来了几个优点，除了应用领域，磁性生物催化剂的优势在这项工作中得到了很好的讨论。年龄，例如有限的扩散，酶活性的丧失，重用限制和合成复杂性。
将生物分子固定在磁性颗粒上可以减少酶周围的试剂分子的迁移率，从而导致酶活性的损失是由于某些酶的恢复性而逐渐消失，但由于某些酶的恢复而言，酶活性的恢复量是由于某些酶的恢复而逐渐消失。论文似乎是最明显的缺点。
图13以一般的方式显示了磁性生物催化剂的不同可能性以及该材料的优势和缺点。
5.3。
在各种酶固定技术中，基于MNP的反应器已成为多种有前途的方法，在食品工业中，反应器会产生固定的酶来水解淀粉，合成糖，并在寻找更多可持续能量的脂肪中，以使反应堆转化为自由脂肪酸。
此外，磁反应器已用于生物医学中，通过受控的治疗酶释放来治疗疾病。
尽管使用MNP固定在反应堆中的许多优势仍然存在一些挑战，以确保在固定过程中稳定性和酶反应性。 - 型磁性纳米颗粒流动反应器（），磁稳定的流化床反应器（MSFBR），喂养批次搅拌储罐反应器（），旋转磁场微反应器（RMFS）和生物催化膜反应器（BMRS）。
图14是该主题中提到的反应器的示意图，但已经研究了其他几个基于MNP的反应器。
5.4。
磁性纳米颗粒具有令人兴奋的工业特性，纳米颗粒的特性使它们成为有吸引力的治疗剂。通过研究平台或强大的专利数据库进行搜索，例如美国专利局（USPTO）在1994年 - 2022年建立的欧洲专利局（EPO）；提到这个主题是时间敏感和通用的，并且该技术工具的应用仍然没有限制。
图15更清楚地表明，专利的数量也值得一提的是，当这些数据与专利申请有关时，某些全球潜力就会出现。
领先技术国家的一些著名专利包括“可打印的磁粉和3D印刷物体，用于固定生物纳入的物体”。该专利于2019年在美国注册。该专利描述了一种创新，该创新介绍了用于通用酶固定的磁性材料的磁性材料的磁性型号。这些材料具有磁性特性，共价固定的胺功能化，并具有酶封装的几何形状。 这些支架是由水不溶的聚合物制成的，特异性的聚乙烯醇（PVA），与均匀分布的磁性微粒（MMP）交联。
我们观察到，磁性生物催化中最有价值的创新与酶包裹的几何形状的支持有关，这些几何形状可以用活性物质进行修饰，并且很容易地大量复制，这种方法可以帮助实现更实际的应用程序。
5.5。
在整个研究中，磁性生物催化剂的前景与新的复合材料的发展相一致。
这些材料的持续发展和增强促进了低成本的磁复合材料的生产，并且根据当前的学术文献，确定pH，温度，固定时间，支持和酶 - 汇总的研究的统计学方法，工业领域的应用正在越来越广泛。
六，结论
基于脂肪酶的磁性生物催化剂已经显示出多种应用，并且对文献的兴趣增加了。
概述磁性生物催化剂的主要合成方法是最常用的合成方法，尽管最常见的应用与生物燃料的生产有关，但与生物传感器相关的应用，环境治疗，环境恢复和医学也被视为其他趋势。
磁性生物催化剂的未来前景与更好的脂肪酶固定相关，并找到新的功能化和MNP的激活材料。
副本：王YAN
管理：QIU搅拌
审计：李齐
原始资料：Melo RLF，Sales MB，De V等。 INT J.2023; 253（pt3）：。 doi：10.1016/j..2023。