During enzyme immobilization, enzyme activity and protein distribution are affected by various factors such as enzyme load, temperature, and pH. In general, two types of protein distribution patterns (heterogeneous or homogeneous) are observed inside a porous carrier, owing to differences in preparation parameters. During the immobilization of a fusion protein (CCApH) of cephalosporin C acylase (CCA) and pHluorin (a pH‐sensitive mutant of green fluorescent protein), different shaking speeds induced obvious differences in protein distribution on an epoxy carrier, LX‐1000EPC. Enzyme immobilization with a homogeneous distribution pattern was observed at a low shaking speed (120 rpm) with an operational stability of 10 batches at 37°C. The operational stability of an immobilisate with heterogeneous protein distribution prepared at a high shaking speed (200 rpm) was six batches. Given the pH‐sensitive characteristics of pHluorin in the fusion protein, the intraparticle pH of CCApH immobilisates during catalysis was monitored using confocal laser scanning microscopy. The microenvironmental pH of the immobilisate with heterogeneous protein distribution sharply decreased by about 2 units; this decrease in the pH may be detrimental to the life‐span of immobilized CCA. Thus, this work demonstrates the good operational stability of pH‐sensitive proton‐forming immobilized enzymes with homogeneous protein distribution.

中文翻译：

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振荡速度对头孢菌素C酰基转移酶固定化的影响：蛋白质分布与固定化酶性质的相关性

在酶固定化过程中，酶活性和蛋白质分布受酶载量、温度和 pH 值等多种因素的影响。通常，由于制备参数的差异，在多孔载体内观察到两种类型的蛋白质分布模式（异质或均质）。在固定头孢菌素 C 酰基转移酶 (CCA) 和 pHluorin（绿色荧光蛋白的 pH 敏感突变体）的融合蛋白 (CCApH) 过程中，不同的摇动速度导致环氧载体 LX-1000EPC 上的蛋白质分布存在明显差异。在低振荡速度 (120 rpm) 下观察到具有均匀分布模式的酶固定化，在 37°C 下具有 10 批的操作稳定性。在高振荡速度（200 rpm）下制备的具有异质蛋白质分布的固定物的操作稳定性为六批。鉴于融合蛋白中 pHluorin 的 pH 敏感特性，使用共聚焦激光扫描显微镜监测催化过程中 CCAPH 固定物的颗粒内 pH 值。蛋白质分布不均匀的固定物的微环境pH值急剧下降约2个单位；pH 值的降低可能不利于固定化 CCA 的寿命。因此，这项工作证明了具有均匀蛋白质分布的 pH 敏感质子形成固定化酶的良好操作稳定性。使用共聚焦激光扫描显微镜监测催化过程中 CCAPH 固定物的颗粒内 pH 值。蛋白质分布不均匀的固定物的微环境pH值急剧下降约2个单位；pH 值的降低可能不利于固定化 CCA 的寿命。因此，这项工作证明了具有均匀蛋白质分布的 pH 敏感质子形成固定化酶的良好操作稳定性。使用共聚焦激光扫描显微镜监测催化过程中 CCAPH 固定物的颗粒内 pH 值。蛋白质分布不均匀的固定物的微环境pH值急剧下降约2个单位；pH 值的降低可能不利于固定化 CCA 的寿命。因此，这项工作证明了具有均匀蛋白质分布的 pH 敏感质子形成固定化酶的良好操作稳定性。