酶的應(yīng)用與發(fā)展論文

1、酶的應(yīng)用與發(fā)展論文QGJ8-MHHGN#集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)化工作小組#O8OGGQIrGX8G08O8-摘要：生物工程是現(xiàn)代科技的一項高新技術(shù)，是當(dāng)今最有發(fā)展前景的學(xué)科之 一。而酶工程是生物工程的重要組成部分，酶作為生物催化劑，它廣泛應(yīng)用 于食品、釀造、淀粉糖、制革、紡織、印刷、醫(yī)藥、石油化工等20多個領(lǐng) 域。它可提高產(chǎn)品品質(zhì)、改進(jìn)產(chǎn)品工藝、降低勞動強(qiáng)度、節(jié)約原料和能 源、保護(hù)環(huán)境，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。關(guān)鍵字：酶工程酶的固定化酶的應(yīng)用前景從世界范圍而言,酶制劑總量的55%是水解酶,主要用于焙烤食品、釀 酒、淀粉加工、酒精和紡織等工業(yè);35%是蛋白酶，主要用于洗滌劑、制革和 乳品工業(yè);其余是藥

2、用酶制劑、試劑級酶制劑和工具酶。1酶工程酶工程技術(shù)是利用酶和細(xì)胞或細(xì)胞器所具有的催化功能來生產(chǎn)人類所 需產(chǎn)品的技術(shù)，包括酶的研制與生產(chǎn)，酶和細(xì)胞或細(xì)胞器的固定化技術(shù)， 酶分子的修飾改造，以及生物傳感器。酶的生產(chǎn)酶的生產(chǎn)是各種生物技術(shù)優(yōu)化與組合的過程，分為生物提取法、生物 合成法和化學(xué)合成法三種,其中生物提取法是最早采用而沿用至今的方法， 它是指采用各種提取、分離、純化技術(shù)從動物、植物、器官、細(xì)胞或微生 物細(xì)胞中將酶提取出來；生物合成法是20世紀(jì)60年代以來酶生產(chǎn)的主要 方法,是指利用微生物細(xì)胞、植物細(xì)胞或動物細(xì)胞的生命活動而獲得人們所 需酶的技術(shù)過程；而化學(xué)合成法因其成本高,且只能合成那些己經(jīng)

3、弄清楚化 學(xué)結(jié)構(gòu)的酶,所以難以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，至今仍處在實驗室研究的階段。酶的純化酶的純化屬于一種后處理工藝，包括粗制工藝與精制工藝，對超酶液 進(jìn)行濃縮精制是生產(chǎn)高質(zhì)量酶制劑的重要環(huán)節(jié)。其提純手段一般是依據(jù)酶 的分析大小、形狀、電荷性質(zhì)、溶解度、專一結(jié)合位點(diǎn)等性質(zhì)而建立。要 得到純酶,一般需要將各種方法聯(lián)合使用。最常用的純化方法有根據(jù)溶解度 特性的沉淀法;根據(jù)電荷極性的離子交換層析、等電點(diǎn)聚焦電泳等;根據(jù)大 小或重量的離心分離、透析、超濾等;根據(jù)親和部位的親和層析、共價層析 等。酶的固定化技術(shù)酶的固定化技術(shù)是把從生物體內(nèi)提取出來的酶，用人工方法固定在載體 上，這是是酶工程的核心，它使酶工程提高

4、到一個新水平。自從1969年世 界上第一次使用固相酶技術(shù)以來，至今己有40多年的歷史。由于固定化酶 的運(yùn)動被化學(xué)或物理的方法限制了，能將其從反應(yīng)介質(zhì)中回收,所以原則上 能在批量操作或連續(xù)操作中重復(fù)使用酶。固定化酶具有如下性質(zhì)：酶的穩(wěn)定性提高;最適pH值改變;酶的活性和 催化底物有所變化;最適溫度有所提高，對抑制劑和蛋白酶的敏感性降低； 反應(yīng)完成后可通過簡單的方法回收,且酶活力降低不多,這樣可使酶重復(fù)使 用。同時由于酶沒有游離到產(chǎn)品中，便于產(chǎn)品的分離和純化;實現(xiàn)批量或連 續(xù)操作模型的可能，可進(jìn)行于產(chǎn)業(yè)化、連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。2酶的應(yīng)用現(xiàn)狀在食品業(yè)的應(yīng)用酶制劑在食品工業(yè)的三大用途分別是水果蔬菜加工

5、、焙烤食品和乳制 品。在乳制品中的應(yīng)用乳糖是存在于哺乳動物乳汁中的一種雙糖,甜度和溶解度均較低,飲食 中的乳糖可提高人體對Ca, P, Mg和其他必需微量元素的吸收，但其在小腸 里不能被直接吸收，必須通過小腸內(nèi)乳糖酶水解才能被人體消化吸收。在培烤食品中的應(yīng)用酶在烘烤食品方面,可以增大面包體積,改善面包表皮色澤,改良面粉質(zhì) 量,延緩陳變,提高柔軟度,延長保存期限。國外經(jīng)試驗表明，向面粉中添加% 的淀粉酶,就可以使面粉變得完善,大大改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，因此國外都把面粉 中的淀粉酶活力作為面粉質(zhì)量指標(biāo)之一。在果蔬加工中的應(yīng)用水果蔬菜加工中最常用的有果膠酶,纖維素酶,半纖維素酶,淀粉酶，阿 拉伯糖酶等。其

6、中果膠酶已成為許多國家果汁、蔬菜汁加工的常用酶之 一。利用果膠酶和其他的酶（如纖維素酶等）處理可以大大提高出汁率,簡化 工藝步驟,并且可明顯提高果汁澄清度，降低果汁相對黏度,提高果汁過濾效 果。在發(fā)酵業(yè)的應(yīng)用目前酶工程在發(fā)酵業(yè)中的典型應(yīng)用為醬油的釀造，即以酶制劑代替制 曲，經(jīng)制酷后熟,再添加酵母生香,或用固定化酵母生香,或經(jīng)太陽曬露生香 制成現(xiàn)代化釀造醬油。在釀酒業(yè)的應(yīng)用麥芽是生產(chǎn)啤酒的主要原料。麥芽質(zhì)量欠佳或大麥、大米等輔助原料 使用量較大時，會造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足，使 糖化不能充分、蛋白質(zhì)降解不足，從而影響啤酒的風(fēng)味和收率。使用微生 物淀粉酶、蛋白酶、P葡聚糖酶等制

7、劑，可補(bǔ)充麥芽中酶活力不足的缺 陷。在飼料業(yè)的應(yīng)用當(dāng)前，我國用作畜禽飼料的谷物主要是玉米，這造成了玉米供應(yīng)日趨 緊張，因此必須充分開發(fā)利用資源豐富的麥類、谷物和糠款。然而麥類、 谷物和糠放等副產(chǎn)品中都存在抗?fàn)I養(yǎng)因子一一木聚糖，它是一種多聚五碳 糖，是自然界中繼纖維素之后含量第二豐富的再生物質(zhì)資源。木聚糖酶可 將木聚糖降解成低聚糖和木糖，可有效消除禾木科谷物中主要抗?fàn)I養(yǎng)因子 木聚糖的不利影響，提高谷物的養(yǎng)分利用率，改善家禽的生產(chǎn)性能，改善 生態(tài)環(huán)境和防治動物疾病，避免了由于添加抗生素、激素和高銅等物質(zhì)所 產(chǎn)生的負(fù)面影響，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和積極的環(huán)保意義。在醫(yī)療業(yè)的應(yīng)用近年來，酶類藥物以其安全、

8、高效的特點(diǎn)在臨床應(yīng)用上處于不斷上升 趨勢。如將尿激酶、彈性酶、降纖酶、纖溶酶、鏈激酶、膠原酶、超氧化 物歧化酶等新的酶類藥物廣泛應(yīng)用于心腦血管疾病、血液系統(tǒng)疾病、保 健、抗衰老等各個方面,還有不少酶制劑被用做急救藥品。由于植物和真菌的細(xì)胞外層都含有細(xì)胞壁，細(xì)胞壁往往成為阻止中藥有效成分溶出的關(guān)鍵壁壘，而借助于酶工程可以實現(xiàn)針對細(xì)胞壁的破壞和 消解，從而使得細(xì)胞有效成分更加的容易溶出，提高提取效率。如纖維素 酶，果膠酶等具有定向的分解細(xì)胞壁，提高有效物質(zhì)的溶出率的特點(diǎn)，在 中藥有效物質(zhì)提取中具有廣泛的應(yīng)用前景。在環(huán)保業(yè)的應(yīng)用酶制劑在處理廢物、廢水，化廢為寶,實現(xiàn)二次利用方面表現(xiàn)出巨大的 應(yīng)用前景

9、。在農(nóng)業(yè)方面,生物農(nóng)藥只作用于農(nóng)作物致病菌或致病因素,對人 體無害，不存在農(nóng)藥殘留問題?；ば袠I(yè)是污染的主要來源，以酶作為催化 劑可使化學(xué)反應(yīng)在常溫、常壓、中性條件下進(jìn)行，既降低了木，又大大減少 了污染。目前，我國檸檬酸和聚丙烯酰胺就借助生物化工技術(shù)實現(xiàn)了大規(guī) 模、小投資、低成本的技術(shù)升級。3酶的發(fā)展前景酶制劑是一種生態(tài)型高效催化劑，具有高效、安全、節(jié)能、生態(tài)和環(huán)保 等特點(diǎn)，其發(fā)展能夠有效帶動相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)水平的提高,對應(yīng)用產(chǎn)業(yè)開發(fā)新 產(chǎn)品、提高質(zhì)量、節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。并且，近年來酶制劑的應(yīng)用已取得了很大突破，酶學(xué)領(lǐng)域經(jīng)歷了前所未有 的發(fā)展,除了繼續(xù)對新的酶源進(jìn)行篩選,研究其在加工中的適用性外,一些新 技術(shù)如蛋白質(zhì)工程、合成酶技術(shù)、非水相酶促反應(yīng)等不斷涌現(xiàn)，使人們在酶 的研究、應(yīng)用上做出大膽嘗試