蛋白質(zhì)與酶工程第八章酶的應(yīng)用

“綠色健康，“酶”力無(wú)限醫(yī)藥、洗滌劑、紡織、淀粉制糖、發(fā)酵、酒精、食品（包括果蔬汁、啤酒釀造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂）、飼料、皮革、造紙和化工等工業(yè)領(lǐng)域

當(dāng)前第1頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)酶參與了生物體內(nèi)所有的生命活動(dòng)和生命過(guò)程執(zhí)行具體的生理功能-唾液、胃液中的消化酶，凝血酶等清除有害物質(zhì),起保衛(wèi)作用-過(guò)氧化物酶，朝氧化物岐化酶等協(xié)同激素等生理活性物質(zhì)在體內(nèi)發(fā)揮信號(hào)轉(zhuǎn)換,傳遞與放大作用,調(diào)節(jié)生理功能-蛋白激酶催化代謝反應(yīng),建立各種各樣代謝體系與代謝途徑-葡萄糖、氨基酸、核酸代謝當(dāng)前第2頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)酶是生物學(xué)有力的研究工具基因工程工具酶基因組學(xué)蛋白組學(xué)當(dāng)前第3頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)酶和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與醫(yī)學(xué)實(shí)踐有著密切的關(guān)系工業(yè)用酶：淀粉糖業(yè)農(nóng)業(yè)用酶：飼料醫(yī)療用酶：蛋白酶檢測(cè)試劑抗病毒等新藥物開(kāi)發(fā)當(dāng)前第4頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)自20世紀(jì)中葉以來(lái)，工業(yè)用酶制劑的市場(chǎng)得到了蓬勃發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：

1981年工業(yè)酶制劑生產(chǎn)量約65000t，產(chǎn)值4億美元；

1985年工業(yè)酶制劑約生產(chǎn)75000t，產(chǎn)值約6億美元。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，市場(chǎng)對(duì)酶制劑的需求增強(qiáng)，以世界上最大的酶制劑生產(chǎn)商丹麥的NovoNordisk公司為例：

1993年酶制劑銷售為9億美元；

1998年產(chǎn)業(yè)用酶的銷售額為15.18億美元。當(dāng)前第5頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

目前在世界上最有影響的酶制劑廠主要有：丹麥的NovoNordisk公司(在全世界50個(gè)國(guó)家有13000個(gè)從業(yè)人員，在140個(gè)國(guó)家銷售其產(chǎn)品)荷蘭的Gist—Brocades公司美國(guó)的Genencor公司，其產(chǎn)品占市場(chǎng)的74.3%

當(dāng)前第6頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)酶制劑的來(lái)源

1.工業(yè)用酶制劑的數(shù)量及主要種類：

自然界發(fā)現(xiàn)的酶有數(shù)千種，但工業(yè)上常用的酶只有數(shù)十種，而目前大量生產(chǎn)的僅有十余種。其中80％的工業(yè)酶是水解酶，主要用于降解自然界中的高聚物，如淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)。故蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶是目前工業(yè)應(yīng)用的3大主要酶制劑。蛋白酶可用于去污劑、奶制品業(yè)、皮革業(yè)等；淀粉酶用于烘焙、釀造、淀粉糖化和紡織業(yè)，脂肪酶用于去污劑、食品和精細(xì)化工工業(yè)等。

當(dāng)前第7頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)2.動(dòng)植物來(lái)源的酶：大多數(shù)生物都是有用酶的來(lái)源，但只有有限數(shù)量的植物和動(dòng)物是經(jīng)濟(jì)的酶源，多數(shù)酶是從微生物獲得的。植物和動(dòng)物來(lái)源的酶一般是食品工業(yè)的重要用酶。

植物來(lái)源的酶主要有：木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、無(wú)花果蛋白酶、麥芽淀粉水解酶、大豆脂肪氧合酶等。

動(dòng)物酶來(lái)源的酶主要有：豬胰蛋白酶和胃脂肪酶等。

當(dāng)前第8頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)3.微生物來(lái)源的酶：

微生物是酶制劑的重要來(lái)源，這是因?yàn)槲⑸锞邆淙缦聝?yōu)勢(shì)：

①微生物繁殖速度快細(xì)菌在合適的條件下20～30min就可以繁殖一代，其生長(zhǎng)速度為農(nóng)作物的500倍，為家畜的l000倍。②微生物種類繁多，酶的品種全在不同環(huán)境下生存的微生物有不同的代謝途徑，可以產(chǎn)生適應(yīng)不同環(huán)境的酶分子，如高溫酶、中溫酶和低溫酶，耐高鹽酶，耐酸、堿酶等。當(dāng)前第9頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)③微生物培養(yǎng)方法簡(jiǎn)單微生物培養(yǎng)所用的原料大多為農(nóng)副產(chǎn)品，來(lái)源豐富，機(jī)械化程度高，易于大批量生產(chǎn)。連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)可以提供經(jīng)濟(jì)有效的酶制劑產(chǎn)品。④利用微生物可以生產(chǎn)一些極端酶由于酶在應(yīng)用過(guò)程中常出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，尤其在高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和高滲等極端條件下更易失活，因此限制了酶在工業(yè)上的應(yīng)用。利用嗜極菌生產(chǎn)的極端酶可克服這一缺陷。第一個(gè)極端酶——嗜熱DNA聚合酶已成功地應(yīng)用于PCR技術(shù)。一些嗜極菌極端酶的應(yīng)用見(jiàn)下表：當(dāng)前第10頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第11頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)Contentsofchapter81、酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用2、酶在食品方面的應(yīng)用3、酶在輕工、化工方面的應(yīng)用4、酶在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用GoGoGoGo5、酶在生物技術(shù)方面的應(yīng)用Go當(dāng)前第12頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)8.1酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用用酶進(jìn)行疾病的診斷用酶進(jìn)行疾病的治療用酶制造各種藥物當(dāng)前第13頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)一、酶在疾病診斷方面的應(yīng)用酶學(xué)診斷是通過(guò)酶的催化作用測(cè)定體內(nèi)某些物質(zhì)的含量變化了，或者通過(guò)體內(nèi)原有酶活力的變化情況進(jìn)行疾病診斷的方法。酶學(xué)診斷可靠、簡(jiǎn)便又快捷。(1)、通過(guò)酶活力變化進(jìn)行疾病診斷(2)、用酶測(cè)定物質(zhì)的量的變化進(jìn)行疾病診斷當(dāng)前第14頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)1、通過(guò)酶活力變化進(jìn)行疾病診斷酶疾病與酶活力變化淀粉酶胰臟疾病，腎臟疾病時(shí)升高；肝病時(shí)下降膽堿酯酶肝病、肝硬化、有機(jī)磷中毒、風(fēng)濕等，活力下降酸性磷酸酶前列腺癌、肝炎、紅血球病變時(shí)，活力升高堿性磷酸酶佝僂病、軟骨化病、骨瘤、甲狀旁腺機(jī)能亢進(jìn)時(shí)，活力升高；軟骨發(fā)育不全等，活力下降谷丙轉(zhuǎn)氨酶/谷草轉(zhuǎn)氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（γ-GT）原發(fā)性和繼發(fā)性肝癌，活力增高至200單位以上，阻塞性黃疸、肝硬化、膽道癌等，血清中酶活力升高醛縮酶急性傳染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力顯著升高胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指腸潰瘍，活力下降磷酸葡糖變位酶肝炎、癌癥，活力升高乳酸脫氫酶肝癌、急性肝炎、心肌梗塞，活力顯著升高；肝硬化，活力正常端粒酶癌細(xì)胞中含有端粒酶，正常體細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有端粒酶活性山梨醇脫氫酶（SDH）急性肝炎，活力顯著提高脂肪酶急性胰腺炎，活力明顯增高，胰腺癌、膽管炎患者，活力升高肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力顯著升高；肌炎、肌肉創(chuàng)傷，活力升高α－羥基丁酸脫氫酶心肌梗塞、心肌炎，活力增高磷酸己糖異構(gòu)酶急性肝炎，活力極度升高；心肌梗塞、急性腎炎，腦溢血，活力明顯升高鳥(niǎo)氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力明顯升高乳酸脫氫酶同工酶心肌梗塞、惡性貧血，LDH1增高；白血病、肌肉萎縮，LDH2增高；白血病、淋巴肉瘤、肺癌，LDH3增高；轉(zhuǎn)移性肝癌、結(jié)腸癌，LDH4增高；肝炎、原發(fā)性肝癌、脂肪肝、心肌梗塞、外傷、骨折，LDH5增高葡萄糖氧化酶測(cè)定血糖含量，診斷糖尿病亮氨酸氨肽酶（LAP）肝癌、陰道癌、阻塞性黃疸，活力明顯升高當(dāng)前第15頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)2．用酶測(cè)定體液中某些物質(zhì)的量診斷疾病酶具有專一性強(qiáng)、催化效率高等特點(diǎn)，可以利用酶來(lái)測(cè)定體液中某些物質(zhì)的含量，從而診斷某些疾病。

例如：利用葡萄糖氧化酶和過(guò)氧化氫酶的聯(lián)合作用，檢測(cè)血液或尿液中葡萄糖的含量，從而作為糖尿病臨床診斷的依據(jù)，這兩種酶都可以固定化后制成酶試紙或酶電極，從而十分方便地用于臨床檢測(cè)。利用尿酸酶測(cè)定血液中尿酸的含量，從而診斷痛風(fēng)病。固定化尿酸酶巳在臨床診斷中使用。利用膽堿酯酶或膽固醇氧化酶測(cè)定血液中膽固醇的含量，從而診斷心血管疾病和高血壓等．這兩種酶都經(jīng)固定化制成酶電極使用。

當(dāng)前第16頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)用酶測(cè)定物質(zhì)的量的變化進(jìn)行疾病診斷

酶測(cè)定的物質(zhì)用途葡萄糖氧化酶葡萄糖測(cè)定血糖、尿糖，診斷糖尿病葡萄糖氧化酶+過(guò)氧化物酶葡萄糖測(cè)定血糖、尿糖，診斷糖尿病尿素酶尿素測(cè)定血液、尿液中尿素的量，診斷肝臟、腎臟病變谷氨酰胺酶谷氨酰胺測(cè)定腦脊液中谷氨酰胺的量，診斷肝昏迷、肝硬化膽固醇氧化酶膽固醇測(cè)定膽固醇含量，診斷高血脂等DNA聚合酶基因通過(guò)基因擴(kuò)增，基因測(cè)序，診斷基因變異、檢測(cè)癌基因當(dāng)前第17頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)PKU苯丙酮尿癥腦發(fā)育受阻，嚴(yán)重腦力呆滯，智商0－50苯丙氨酸代謝途徑關(guān)系到三種遺傳病當(dāng)前第18頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)苯丙酮尿癥(PKU)

PKU臨床表現(xiàn)為智力低下、癲癇、精神情緒異常等癥狀，患者主要是新生兒。全球大約每10000人中就有1名患者。中國(guó)PKU患者已經(jīng)達(dá)到約四萬(wàn)人，每年新增患兒2000多人。河北省自2006-2008年三年篩查了新生兒1530000例，其中有604人確診為PKU患者，發(fā)病率高達(dá)1/2500。當(dāng)前第19頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第20頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)苯丙酮尿癥(PKU)的檢測(cè)發(fā)病機(jī)理：由于肝臟苯丙氨酸羥化酶缺乏或活性減低而導(dǎo)致苯丙氨酸代謝障礙的一種遺傳性疾病。

在苯丙氨酸解氨酶（PAL)作用下檢測(cè)血液中的苯丙氨酸的含量。當(dāng)前第21頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)1、酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用苯丙酮尿癥(PKU)的防治當(dāng)前第22頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)體檢表中有關(guān)酶的選項(xiàng)當(dāng)前第23頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二、酶在疾病治療方面的應(yīng)用酶名來(lái)源用途淀粉酶胰臟、麥芽、微生物治療消化不良，食欲不振蛋白酶胰臟、胃、植物、微生物治療消化不良，食欲不振，消炎，消腫，除去壞死組織，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合，降低血壓脂肪酶胰臟、微生物治療消化不良，食欲不振纖維素酶霉菌治療消化不良，食欲不振溶菌酶蛋清、細(xì)菌治療各種細(xì)菌性和病毒性疾病尿激酶人尿治療心肌梗塞，結(jié)膜下出血，黃斑部出血鏈激酶鏈球菌治療血栓性靜脈炎，咳痰，血腫，下出血，骨折青霉素酶蠟狀芽孢桿菌治療青霉素引起的變態(tài)反應(yīng)L-天冬酰胺酶大腸桿菌治療白血病超氧化物歧化酶微生物，植物，動(dòng)物預(yù)防輻射損傷，治療紅斑狼瘡，皮肌炎，結(jié)腸炎凝血酶動(dòng)物，蛇，細(xì)菌，酵母等治療各種出血病膠原酶細(xì)菌分解膠原，消炎，化膿，脫痂，治療潰瘍右旋糖酐酶微生物預(yù)防齲齒膽堿酯酶細(xì)菌治療皮膚病，支氣管炎，氣喘溶纖酶蚯蚓溶血栓彈性蛋白酶胰臟治療動(dòng)脈硬化，降血脂核糖核酸酶胰臟抗感染，祛痰，治肝癌尿酸酶牛腎治療痛風(fēng)當(dāng)前第24頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

酶作為藥物可以治療多種疾病。而且具有療效顯著，副作用小的特點(diǎn)。應(yīng)用日益廣泛。

1．蛋白酶：蛋白酶可用于治療多種疾病，是在臨床上使用最早，最廣的藥用酶之一。

蛋白酶可作為消化劑，用于治療消化不良和食欲不振。使用時(shí)往往與淀粉酶，脂肪酶等制成復(fù)合制劑，以增加療效。作為消化劑使用時(shí)，蛋白酶一般制成片劑，以口服方式給藥．蛋白酶可作為消炎劑，治療各種炎癥有很好的療效。蛋白酶之所以有消炎作用，是由于它能分解一些蛋白質(zhì)和多肽，使炎癥部位的壞死組織溶解，增加組織的通透性，抑制浮腫，促進(jìn)病灶附近組織積液的排出井抑制肉芽的形成。給藥方式可以口服、局部外敷或肌肉注射等。

當(dāng)前第25頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

蛋白酶經(jīng)靜脈注射，可治療高血壓。這是由于蛋白酶催化運(yùn)動(dòng)遲緩素原及胰血管舒張素原水解部分肽段而生成運(yùn)動(dòng)遲緩素和胰血管舒張素，使血壓下降。蛋白酶注射入人體后，可能引起抗原反應(yīng)。通過(guò)酶分子修飾技術(shù)，可使抗原性降低或消除。另外，蛋白酶在使用時(shí)還可能產(chǎn)生某些局部過(guò)敏反應(yīng)，要引起注意。目前臨床上使用的蛋白酶大部分來(lái)自動(dòng)物和植物酶，胃蛋白酶和菠蘿蛋白酶等．當(dāng)前第26頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)2．溶菌酶溶苗酶也是一種應(yīng)用廣泛的藥用酶，具有抗菌、消炎、鎮(zhèn)痛等作用．

溶菌酶作用于細(xì)菌的細(xì)胞壁，可使病原菌，腐敗性細(xì)菌等溶解死滅，對(duì)抗生素有耐藥性的細(xì)菌同樣起溶菌作用，具有顯著療效而對(duì)人體的副作用很小，是一種較為理想的藥用酶，溶菌酶與抗生素聯(lián)合使用，可顯著提高抗生素的療效。當(dāng)前第27頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)溶菌酶當(dāng)前第28頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)栓溶酶類與心血管疾病當(dāng)前第29頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)凝血酶當(dāng)前第30頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)健美生消化酶—幫助腸胃蠕動(dòng)【產(chǎn)品規(guī)格】90片／瓶【食用方法】成人每日3片，隨主餐服用【成分(每片含)】1)消化蛋白質(zhì)：木瓜蛋白酶50毫克、菠蘿蛋白酶30毫克；2)消化脂肪：脂肪酶30毫克；3)消化碳水化合物/淀粉：淀粉酶50毫克；4)消化乳制品：乳糖酶30毫克；5)消化纖維：纖維素酶15毫克。另含：能抑制過(guò)多胃酸的葡萄糖酸鈣，能緩解反胃薄荷葉和茴香【適用人群】·消化不良者·腸胃疾病患者·大病初愈者消化酶類當(dāng)前第31頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)SOD當(dāng)前第32頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

美國(guó)醫(yī)學(xué)家W·F·安德森等人對(duì)腺苷脫氨酶缺乏癥（ADA缺乏癥）的基因治療，是世界上第一個(gè)基因治療成功的范例。1990年9月14日，安德森對(duì)一例患ADA缺乏癥的4歲女孩謝德?tīng)栠M(jìn)行基因治療。這個(gè)4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產(chǎn)ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無(wú)菌的隔離帳里。他們將含有這個(gè)女孩自己的白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中，這種白血球都已經(jīng)過(guò)改造，有缺陷的基因已經(jīng)被健康的基因所替代。在以后的10個(gè)月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療，同時(shí)也接受酶治療。經(jīng)治療后，免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過(guò)上了正常人的生活。謝德?tīng)枺?999當(dāng)前第33頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)三、酶醫(yī)藥制造在方面的應(yīng)用

酶在藥物制造方面的應(yīng)用是利用酶的催化作用將前體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樗幬铩，F(xiàn)已有不少藥物包括一些貴重藥物都是由酶法生產(chǎn)的。當(dāng)前第34頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)酶在藥物制造方面的應(yīng)用

酶主要來(lái)源用途青霉素?；肝⑸镏圃彀牒铣汕嗝顾睾皖^孢菌素11-β-羥化酶霉菌制造氫化可的松L-酪氨酸轉(zhuǎn)氨酶細(xì)菌制造多巴（L-二羥苯丙氨酸）β-酪氨酸酶植物制造多巴α-甘露糖苷酶鏈霉菌制造高效鏈霉素核苷磷酸化酶微生物生產(chǎn)阿拉伯糖腺嘌呤核苷（阿糖腺苷）?；被崴饷肝⑸锷a(chǎn)L-氨基酸5’-磷酸二酯酶桔青霉等微生物生產(chǎn)各種核苷酸多核苷酸磷酸化酶微生物生產(chǎn)聚肌胞，聚肌苷酸無(wú)色桿菌蛋白酶細(xì)菌由豬胰島素（Ala-30）轉(zhuǎn)變?yōu)槿艘葝u素（Thr-30）核糖核酸酶微生物生產(chǎn)核苷酸蛋白酶動(dòng)物、植物、微生物生產(chǎn)L-氨基酸β-葡萄糖苷酶黑曲霉等微生物生產(chǎn)人參皂甙-Rh2當(dāng)前第35頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)青霉素?；概c抗生素改造當(dāng)前第36頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

青霉素酰化酶(pennicillinacylase)是在半合成抗生素的生產(chǎn)上有重要作用的一種酶。它可催化青霉素或頭孢霉素水解生成6-氨基青霉烷酸(6-APA)或7-氨基頭孢霉烷酸(7-ACA)，又可催化?；磻?yīng)，由6-APA合成新型青霉素或由7-ACA合成新型頭孢霉素。其化學(xué)反應(yīng)式如圖所示。當(dāng)前第37頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)β-酪氨酸酶(β-tyrosinase)可催化L-酪氨酸氧化，生成二羥苯丙氨酸(DOPA，多巴)。反應(yīng)如下：多巴是治療帕金森氏(Parkinson)綜合癥的一種重要藥物。當(dāng)前第38頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)B當(dāng)前第39頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第40頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)PAL酶法生產(chǎn)L-Phe當(dāng)前第41頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)糖尿病,肥胖病患者氨基酸失衡,腫瘤患者老人,婦女美容美發(fā)L-苯丙氨酸阿斯巴甜氨基酸復(fù)合試劑抗腫瘤藥物皮膚增白保濕染發(fā)護(hù)發(fā)當(dāng)前第42頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)L-Phe生產(chǎn)工藝生產(chǎn)方法

蛋白質(zhì)水解法化學(xué)合成法微生物發(fā)酵法酶法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)工藝簡(jiǎn)單產(chǎn)量極低提取容易原料價(jià)格高收率低，工藝煩瑣可利用廉價(jià)原料產(chǎn)物濃度低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)工藝簡(jiǎn)便，產(chǎn)物濃度、轉(zhuǎn)化高酶活穩(wěn)定性差當(dāng)前第43頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)解氨酶基因工程菌種子培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)菌體生物轉(zhuǎn)化肉桂酸氨水提取分離得到苯丙氨酸當(dāng)前第44頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)PAL來(lái)源當(dāng)前第45頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)DigestwithEcoRIandBamHIRecoverytacDigestwithEcoRI,BamHI，SalIandPstIObtainpalgenewithPCRDigestwithSalIandPstI當(dāng)前第46頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第47頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第48頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)8.2酶在食品方面的應(yīng)用生物技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的代表就是酶的應(yīng)用，目前已經(jīng)有幾十種酶成功用于食品工業(yè)。食品加工食品添加劑生產(chǎn)改善食品風(fēng)味食品保鮮當(dāng)前第49頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)酶名來(lái)源主要用途α–淀粉酶枯草桿菌、米曲霉、黑曲霉淀粉液化，制造糊精、葡萄糖、飴糖、果葡糖漿，β–淀粉酶麥芽、巨大芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌制造麥芽，啤酒釀造糖化酶根霉、黑曲霉、紅曲霉、內(nèi)孢霉淀粉糖化，制造葡萄糖、果葡糖異淀粉酶氣桿菌、假單胞桿菌制造直鏈淀粉、麥芽糖蛋白酶胰臟、木瓜、枯草桿菌、霉菌啤酒澄清，水解蛋白、多肽、氨基酸右旋糖酐酶霉菌

糖果生產(chǎn)果膠酶霉菌

果汁、果酒的澄清葡萄糖異構(gòu)酶放線菌、細(xì)菌

制造果葡糖、果糖葡萄糖氧化酶黑曲霉、青霉

蛋白加工、食品保鮮柑苷酶黑曲霉

水果加工，去除桔汁苦味橙皮苷酶黑曲霉

防止柑桔罐頭及桔汁出現(xiàn)渾濁氨基?；该咕?、細(xì)菌

由DL–氨基酸生產(chǎn)L–氨基酸天冬氨酸酶大腸桿菌、假單胞桿菌

由反丁烯二酸制造天冬氨酸磷酸二酯酶桔青霉、米曲霉

降解RNA，生產(chǎn)單核苷酸用作食品增味劑色氨酸合成酶細(xì)菌

生產(chǎn)色氨酸核苷磷酸化酶酵母

生產(chǎn)ATP纖維素酶木霉、青霉

生產(chǎn)葡萄糖溶菌酶蛋清，微生物

食品殺菌保鮮當(dāng)前第50頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)一、酶在食品保鮮方面的應(yīng)用

1、食品除氧保鮮氧氣是影響食品質(zhì)量的主要因素之一。氧的存在容易引起花生、奶粉、冰淇淋、奶油、餅干、油炸食品等富含油脂的食品發(fā)生氧化作用，引起油脂酸敗，產(chǎn)生不良的味道和氣味，降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，甚至產(chǎn)生有毒物質(zhì)；氧化還會(huì)使去皮的馬鈴薯、蘋(píng)果等水果及果汁、果醬等果蔬制品變色；氧化也會(huì)使肉類褐變。解決氧化問(wèn)題的根本方法是除氧。葡萄糖氧化酶(glucoseoxidase，EC1.1.3.4)是一種有效的除氧保鮮劑。當(dāng)前第51頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

2、蛋類制品脫糖保鮮

蛋類制品如蛋白粉、蛋白片、全蛋粉等，由于蛋白中含有0.5％～O.6％葡萄糖，會(huì)與蛋白質(zhì)反應(yīng)生成小黑點(diǎn)，并影響其溶解性，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了盡可能地保持蛋類制品的色澤和溶解性，必需進(jìn)行脫糖處理，將蛋白中含有的葡萄糖除去。以往多采用接種乳酸菌的方法進(jìn)行蛋白的脫糖，但是處理時(shí)間較長(zhǎng)，效果不大理想。應(yīng)用葡萄糖氧化酶進(jìn)行蛋白的脫糖處理，是將適量的葡萄糖氧化酶加到蛋白液或全蛋液中，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄍㄟM(jìn)適量的氧氣，通過(guò)葡萄糖氧化酶作用，使所含的葡萄糖完全氧化．從而保持蛋品的色澤和溶解性。當(dāng)前第52頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)3、食品滅菌保鮮

微生物的污染會(huì)引起食品的變質(zhì)、腐敗。防止微生物的污染是食品保鮮的主要任務(wù)。殺滅微生物污染的方法很多，諸如加熱、添加防腐劑等，但這些方法可能引起食品品質(zhì)的改變，防腐劑的添加還可能對(duì)人體健康帶來(lái)某些不良的影響。如果采用溶菌酶進(jìn)行食品保鮮，則不但效果好，而且不存在食品安全問(wèn)題。溶菌酶(1ysozyme，EC3.2.1.17)是一種催化細(xì)菌細(xì)胞壁中的肽多糖水解的水解酶。專一地作用于肽多糖分子中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之間的β-1，4糖苷鍵，從而破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁，使細(xì)菌溶解死亡。溶菌酶一般從蛋清中分離得到。用溶菌酶處理食品，可以殺滅存在于食品中的細(xì)菌，以達(dá)到防腐保鮮的效果。在干酪、水產(chǎn)品、啤酒、清酒、鮮奶、奶粉、奶油、生面條等生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前第53頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)二、酶在淀粉類食品生產(chǎn)方面的應(yīng)用含有大量淀粉或者以淀粉為主要原料加工制成的食品。1、葡萄糖的生產(chǎn)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外葡萄糖的生產(chǎn)大都采用酶法。酶法生產(chǎn)葡萄糖是以淀粉為原料，先經(jīng)a一淀粉酶液化成糊精，再用糖化酶催化生成葡萄糖。在葡萄糖的生產(chǎn)過(guò)程中，淀粉先加水配制成30%～40％的淀粉漿，pH值一般調(diào)至6.0～6.5，添加一定量的α－淀粉酶后，在85～90℃的溫度下保溫45min左右，使淀粉液化成糊精。液化完成后，將液化淀粉液冷卻至55～60℃，pH值調(diào)至4.5～5.0，加入適量的糖化酶，保溫糖化48h左右，使糊精轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟恰?/p>

葡萄糖的生產(chǎn)除了使用游離酶分批進(jìn)行液化和糖化以外，也可以采用固定化糖化酶，將糊精連續(xù)水解成葡萄糖。當(dāng)前第54頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)2、飴糖、麥芽糖的生產(chǎn)

飴糖是我國(guó)傳統(tǒng)的淀粉糖制品，是以大米和糯米為原料，加進(jìn)大麥芽，利用麥芽中的α-淀粉酶和β-淀粉酶，將淀粉糖化而成的麥芽糖漿。其中含麥芽糖30％～40％，糊精60％～70％。飴糖除了用麥芽生產(chǎn)以外，也可以用酶法生產(chǎn)。飴糖的酶法生產(chǎn)是將大米或糯米磨成粉漿，調(diào)節(jié)到密度為18～20。Be

，pH值為6．0～6．5，加入一定量的α-淀粉酶，在85～90℃反應(yīng)一段時(shí)間，以碘反應(yīng)顏色正好消失時(shí)為終點(diǎn)(DE15～20)。液化結(jié)束后，冷卻至62℃左右，加入一定量的β-淀粉酶，保溫反應(yīng)一段時(shí)間，使糊精生成麥芽糖。酶法生產(chǎn)的飴糖中，麥芽糖的含量可達(dá)60％～70％，可以從中分離得到麥芽糖。若在加入β-淀粉酶進(jìn)行糖化的同時(shí)，添加一些支鏈淀粉酶，則可以減少糊精的量而生產(chǎn)出麥芽糖含量更高的飴糖。當(dāng)前第55頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)三、酶在蛋白質(zhì)類食品生產(chǎn)方面的應(yīng)用1、氨基酸的生產(chǎn)蛋白質(zhì)在蛋白酶的催化作用下，可以完全水解生成20種氨基酸。其中，蘇氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、色氨酸、組氨酸等8種氨基酸是人體內(nèi)不能合成，要從食品中攝取的必需氨基酸，具有重要的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和生理功能。蛋白質(zhì)在加酶水解之前，一般可以采用加熱處理方法，使其變性，以利于酶的水解。在加酶水解過(guò)程中，要控制好溫度、pH值等水解條件，使蛋白質(zhì)完全水解為各種氨基酸。水解完成后的20種氨基酸的混合液，可以直接應(yīng)用，也可以通過(guò)各種生化分離技術(shù)，將不同的氨基酸分開(kāi)，得到單一的氨基酸產(chǎn)品。2、干酪的生產(chǎn)干酪(cheese)又稱為奶酪，是乳中的酪蛋白凝固而成的一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、容易消化吸收的食品。其主要成分是蛋白質(zhì)和乳脂，還含有豐富的維生素和少量無(wú)機(jī)鹽。干酪的生產(chǎn)可以采用乳酸菌發(fā)酵或通過(guò)加入凝乳蛋白酶的方法進(jìn)行。

當(dāng)前第56頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

首先選用符合要求的原料乳，進(jìn)行滅菌處理，以除去原料乳中存在的微生物，通常采用巴氏滅菌法，即在60～65℃條件下滅菌30min。然后將滅菌后的原料乳降溫至30℃，置于干酪槽中，按照每100L乳加入20～30g的比例加進(jìn)氯化鈣和少量可溶性磷酸鹽，再加入一定量的凝乳蛋白酶，在35℃保溫反應(yīng)20～60min，直至蛋白質(zhì)完全凝固。將上述蛋白質(zhì)凝塊切成1cm。左右的小方塊，以利于乳清的排出。然后升溫至37～38℃，以加快凝塊的脫水。用不銹鋼篩網(wǎng)過(guò)濾排出乳清，然后將凝塊裝入模器，在10～15℃下壓榨，進(jìn)一步排出乳清，并將奶酪壓成一定的形狀。將成形的奶酪浸入20％的食鹽水中，以改善干酪的風(fēng)味。再將生干酪置于成熟室，成熟室的溫度保持在5～15℃，相對(duì)濕度保持85％～90%，經(jīng)過(guò)半年左右的成熟期，在此期間，生干酪中的蛋白質(zhì)和糖類緩慢分解，生成游離氨基酸和某些揮發(fā)酸等風(fēng)味物質(zhì)，而得到干酪。當(dāng)前第57頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)3、肉類的嫩化

用于人工嫩化的酶是各種蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、無(wú)花果蛋白酶等植物蛋白酶以及枯草桿菌蛋白酶、黑曲霉蛋白酶、米曲霉蛋白酶、根霉蛋白酶等微生物蛋白酶。其中木瓜蛋白酶等蛋白酶的嫩化效果較好。采用木瓜蛋白酶進(jìn)行肉類嫩化處理的常用方法有浸漬法和宰前注射法等。①浸漬法浸漬法是常用的肉類嫩化方法，可在工廠進(jìn)行大規(guī)模處理，也可以在家庭、飯店使用。首先將需要嫩化的肉類切成肉片或肉塊，然后浸入含有蛋白酶的嫩化液中，于60℃左右浸漬適當(dāng)時(shí)間，達(dá)到嫩化目的。嫩化時(shí)間要控制好，時(shí)間太短則達(dá)不到嫩化效果；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，水解過(guò)度則影響口感，甚至變成肉湯。②宰前注射法在動(dòng)物宰殺之前5～10min，按照每1kg肉注射2～5mg木瓜蛋白酶的比例，將所需的酶配制成一定濃度的酶液，通過(guò)頸靜脈注射到動(dòng)物體內(nèi)，隨著血液循環(huán)分布到全身，以達(dá)到肉的嫩化效果。當(dāng)前第58頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)四、酶在果蔬類食品生產(chǎn)方面的應(yīng)用

1、柑橘制品去除苦昧

柑橘果實(shí)制品，如柑橘罐頭、橘子汁、橘子醬等，由于柑橘果實(shí)中含有柚苷，而具有苦味。柚苷又稱為柚配質(zhì)-7-蕓香糖苷，可以在柚苷酶的作用下，水解生成鼠李糖和無(wú)苦味的普魯寧(柚配質(zhì)-7-葡萄糖苷)。普魯寧還可以在β一葡萄糖苷酶的作用下，進(jìn)一步水解生成葡萄糖和柚配質(zhì)。在柑橘果汁的生產(chǎn)過(guò)程中，于果汁中加進(jìn)一定量的柚苷酶，在30～40℃左右處理1～2h，即可脫去苦味。用于柑橘罐頭生產(chǎn)時(shí)，將柑橘和含有一定量柚苷酶的糖水一起裝罐，密封后升溫至柚苷酶適宜的溫度范圍內(nèi)，保溫一段時(shí)間，然后再升溫至滅菌溫度。經(jīng)過(guò)柚苷酶作用，使柚苷水解脫出鼠李糖，即可除去苦味。當(dāng)前第59頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)2、果蔬制品的脫色許多果蔬含有花青素，在不同的pH值條件下呈現(xiàn)不同的顏色，在光照或高溫下變?yōu)楹稚?，與金屬離子反應(yīng)則呈灰紫色，對(duì)果蔬制品的外觀質(zhì)量有一定的影響。為此，含花青素的果蔬制品如葡萄汁、草莓醬、桃子罐頭、芹菜汁等須經(jīng)脫色處理。如果采用一定濃度的花青素酶處理水果、蔬菜，可使花青素水解，以防止變色，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量?；ㄇ嗨孛甘谴呋ㄇ嗨厮馍稍讦?葡萄糖和它的配基的一種β-葡萄糖苷酶(β-D-glucosidase，EC3.2.1.21)。花青素酶催化作用的最適pH值為4.0，最適作用溫度為40℃，在65℃以下穩(wěn)定性好。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，只需要將果蔬制品加入一定濃度的花青素酶，于40℃條件下保溫20～30min，即可達(dá)到脫色效果。當(dāng)前第60頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)3、酶在果酒生產(chǎn)中的應(yīng)用

果酒是以各種果汁為原料，通過(guò)微生物發(fā)酵而成的含酒精飲料，主要是指葡萄酒等。葡萄酒以葡萄汁為原料釀造而成，含酒精10％～12％，根據(jù)顏色的不同可以分為紅葡萄酒和白葡萄酒兩類。在葡萄酒等果酒的生產(chǎn)過(guò)程中，已經(jīng)廣泛使用果膠酶和蛋白酶等酶制劑。果膠酶用于葡萄酒生產(chǎn)，除了在葡萄汁的壓榨過(guò)程中應(yīng)用，以利于壓榨和澄清，提高葡萄汁和葡萄酒的產(chǎn)量以外，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如，使用果膠酶處理以后，葡萄中單寧的抽出率降低，使釀制的白葡萄酒風(fēng)味更佳；在紅葡萄酒的釀制過(guò)程中，葡萄漿經(jīng)過(guò)果膠酶處理后可以提高色素的抽出率，還有助于葡萄酒的老熟，增加酒香。在各種果酒的生產(chǎn)過(guò)程中，還可以通過(guò)添加蛋白酶，使酒中存在的蛋白質(zhì)水解，以防止出現(xiàn)蛋白質(zhì)渾濁，使酒體清澈透明。當(dāng)前第61頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)五、酶在食品添加劑生產(chǎn)方面的應(yīng)用1、酶在酸味劑生產(chǎn)中的應(yīng)用目前廣泛使用的酸味劑有檸檬酸、乳酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸、醋酸、葡萄糖酸等。目前這些酸味劑大部分采用發(fā)酵法或化學(xué)合成法生產(chǎn)。采用酶法生產(chǎn)的酸味劑主要有乳酸和蘋(píng)果酸。①采用乳酸脫氫酶，催化丙酮酸還原為乳酸

生產(chǎn)上一般以丙酮酸為底物，通過(guò)D-乳酸脫氫酶(D-lactatedehydrogenase，D-LDH，EC1.1.1.28)的催化作用，將丙酮酸還原生成單一的D-乳酸。

D-乳酸脫氫酶可以通過(guò)乳酸桿菌培養(yǎng)，然后經(jīng)過(guò)細(xì)胞破碎，提取分離得到。

②采用延胡索酸水合酶催化反丁烯二酸水合，生成蘋(píng)果酸當(dāng)前第62頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)2、酶在增味劑生產(chǎn)中的應(yīng)用①

L-氨基酸的酶法生產(chǎn)

L-氨基酸是組成蛋白質(zhì)的主要成分。有些氨基酸，如L-谷氨酸、L-天冬氨酸等具有鮮味，稱為氨基酸類增味劑。其工藝流程如下：蛋白質(zhì)→原料處理→加蛋白酶→水解反應(yīng)→氨基酸混合液→分離純化→氨基酸產(chǎn)品②呈味核苷酸的酶法生產(chǎn)呈味核苷酸都是5‘-嘌呤核苷酸，主要有鳥(niǎo)苷酸和肌苷酸。其中，鳥(niǎo)苷酸可以通過(guò)5’-磷酸二酯酶催化核糖核酸水解生成的5‘-單核苷酸中分離得到，而肌苷酸則可以通過(guò)腺苷酸脫氨酶的作用，由腺苷酸脫氨基而生成。即：當(dāng)前第63頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)3、酶在甜昧劑生產(chǎn)中的應(yīng)用①嗜熱菌蛋白酶催化天冬氨酸和苯丙氨酸反應(yīng)生成天苯肽其反應(yīng)式為：天苯肽(aspartein)是由L-天冬氨酸和L-苯丙氨酸甲酯縮合而成的二肽甲酯，是一種常用的甜味劑。其性質(zhì)接近蔗糖，甜味純正，甜度約為蔗糖的150～200倍，可以與蔗糖等一起使用。其甜度高而熱量低，在甜度相同的情況下，天苯肽的熱量?jī)H為蔗糖的1／200，所以在食品、飲料等方面廣泛應(yīng)用。

當(dāng)前第64頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)②果聚糖蔗糖酶生產(chǎn)低聚果糖低聚果糖是指在蔗糖的果糖基上結(jié)合1～3個(gè)果糖分子而成的非還原性糖。低聚果糖存在于洋蔥、香蕉等果蔬之中，但含量很低。其甜度約為蔗糖甜度的60％。低聚果糖的生產(chǎn)可以采用蔗糖為原料，通過(guò)果聚糖蔗糖酶(1evansucrase，EC2．4．1．10)的催化作用生成。其反應(yīng)式如下：當(dāng)前第65頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)4、酶在乳化劑生產(chǎn)中的應(yīng)用目前國(guó)內(nèi)外最普遍使用的乳化劑是甘油單酯及其衍生物和大豆磷脂等。利用脂肪酶的作用，將甘油三酯水解生成的甘油單酯，簡(jiǎn)稱為單甘酯，是一種廣泛應(yīng)用的食品乳化劑。目前工業(yè)產(chǎn)品主要是經(jīng)過(guò)分子蒸餾含量達(dá)90%以上的單甘酯，以及單甘酯含量為40％～50％的單雙酯混合物。

當(dāng)前第66頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)六、酶在改善食品的品質(zhì)與風(fēng)味方面的應(yīng)用①在面包生產(chǎn)中，添加適量蛋白酶，使一部分蛋白質(zhì)水解生成氨基酸，不僅可以促進(jìn)酵母的生長(zhǎng)和二氧化碳的產(chǎn)生，同時(shí)還有利于面筋軟化，增強(qiáng)其延伸性，使二氧化碳在面團(tuán)中保持時(shí)間較長(zhǎng)；從而縮短面團(tuán)發(fā)酵時(shí)間，使制成的面包更加松軟可口，色香味俱佳，而且可以防止面包老化，延長(zhǎng)保鮮期。②在含有蔗糖的糕點(diǎn)、飲料等的生產(chǎn)過(guò)程中，添加適量的蔗糖酶，可以催化蔗糖水解生成葡萄糖和果糖。果糖具有類似蜜糖的風(fēng)味，從而使產(chǎn)品風(fēng)味大為改善，同時(shí)還可以防止蔗糖析出結(jié)晶。

當(dāng)前第67頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)③在可溶性魚(yú)蛋白水解物的生產(chǎn)過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生苦味肽，使產(chǎn)品帶有苦味。為了去除或者減輕產(chǎn)品的苦味，可以添加適量的羧肽酶或者氨肽酶，催化苦味肽水解生成氨基酸，從而改善魚(yú)蛋白水解物的風(fēng)味。④乳制品的特有香味主要是由脂肪酸及其分解物產(chǎn)生的。在乳制品生產(chǎn)過(guò)程中，添加適量脂肪酶或酯酶，可以催化乳中脂肪的水解，生成脂肪酸和甘油二酯或甘油單酯等。當(dāng)前第68頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)淀粉酶類與淀粉糖業(yè)當(dāng)前第69頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第70頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第71頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第72頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)果汁生產(chǎn)與果膠酶乳制品與凝乳酶當(dāng)前第73頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第74頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)果菜清洗揀果機(jī)回本章目錄當(dāng)前第75頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)8.3酶在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用輕工業(yè)與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)，酶在輕工業(yè)方面的廣泛應(yīng)用可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低原材料消耗，改善勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。用酶進(jìn)行原料處理用酶生產(chǎn)各種輕工、化工產(chǎn)品用酶增強(qiáng)產(chǎn)品的使用效果。當(dāng)前第76頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)一、用酶進(jìn)行原料處理

許多輕工原料在應(yīng)用或加工之前都需要經(jīng)過(guò)原料處理。其中有不少原料可以用酶進(jìn)行處理，以縮短原料處理時(shí)間，提高處理效果，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.發(fā)酵原料的處理：發(fā)酵工業(yè)多以淀粉為主要原料。有些微生物由于本身缺乏淀粉酶系，無(wú)法直接利用淀粉。故此必須先經(jīng)過(guò)原料處理，將淀粉轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵的單糖或二糖，才能利用。

例如：酒精、酒類、甘油、乳酸、氨基酸、核苷酸等發(fā)酵所使用的酵母或細(xì)菌等微生物，一般都不能直接利用淀粉進(jìn)行發(fā)酵，故必需在發(fā)酵前對(duì)淀粉原料進(jìn)行處理。

當(dāng)前第77頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

淀粉原料的處理：一般是采用α-淀粉酶進(jìn)行液化，然后再經(jīng)糖化酶進(jìn)行糖化，將淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟恰?/p>

纖維素原料處理：含纖維素的發(fā)酵原料可用纖維素酶處理，使纖維素水解為可發(fā)酵的葡萄糖。纖維素酶的研究和應(yīng)用在國(guó)際上普遍受到關(guān)注，巳取得顯著成果，但仍有不少問(wèn)題有待研究解決．

含戊聚糖的植物原料的處理：可用各種戊聚糖酶處理，將戊聚糖水解為各種戊糖后用于發(fā)酵。當(dāng)前第78頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)2.紡織原料的處理：在紡織工業(yè)中，為了增強(qiáng)纖維的強(qiáng)度和光滑性，便于紡織，需要先上漿，然后在漂白、印染之前又需退漿。

上漿：將淀粉用α-淀粉酶處理一段時(shí)間，使粘度達(dá)到一定程度以用作上漿的漿料。

退漿：紡織品在漂白、印染之前，需將附著在其上的漿料除去，利用α-淀粉酶使?jié){料水解，就可使?jié){料退盡，這稱為退漿。有些紡織品上漿時(shí)用的是動(dòng)物膠作膠漿，可用蛋白酶使之退漿．當(dāng)前第79頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)3.造紙?jiān)系闹茲{：造紙?jiān)系睦w維中含有大量木質(zhì)素，若不除去則會(huì)嚴(yán)重影響紙的質(zhì)量．采用堿法制漿除去木質(zhì)素，易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。而用木質(zhì)素酶可以使木質(zhì)素水解而除去，不但可提高紙的質(zhì)量，而且使環(huán)境污染程度大為減輕；

當(dāng)前第80頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)4.生絲的脫膠處理：天然蠶絲的主要成分是不溶于水的有光澤的絲蛋白。絲蛋白的表面有一層絲膠包裹著。在繅絲過(guò)程中，必須進(jìn)行脫膠處理，即將表面的絲膠除去，以提高絲的質(zhì)量。采用胰蛋白酶、木瓜蛋白酶或微生物蛋白酶處理，可在比較溫和的條件下催化絲膠蛋白水解，進(jìn)行生絲脫膠。5.羊毛的除垢：羊毛在染色之前需經(jīng)預(yù)處理，以除去羊毛表面的鱗垢。利用蛋白酶除垢，可提高羊毛的著色率，并保持羊毛的特點(diǎn)，提高羊毛制品的質(zhì)量。當(dāng)前第81頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

二、用酶生產(chǎn)各種產(chǎn)品

利用酶的催化作用可將原料轉(zhuǎn)變?yōu)樗璧漠a(chǎn)品，也可利用酶的作用除去某些不需要的物質(zhì)而得到所需的產(chǎn)品。

1.酶法生產(chǎn)L-氨基酸：酶法生產(chǎn)L-氨基酸是利用酶或固定化酶的催化作用，將各種底物轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)-氨基酸，或?qū)L-氨基酸拆分而生產(chǎn)L-氨基酸。有多種酶可用于L-氨基酸的生產(chǎn)，其中有些巳采用固定化酶進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。

當(dāng)前第82頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)例如：用L-氨基酸酰化酶光學(xué)拆分DL-酰基氨基酸生成L-氨基酸。將化學(xué)合成的N-酰基-DL-氨基酸經(jīng)L-氨基酸?；高M(jìn)行不對(duì)稱水解，L—?；被岜凰馍蒐-氨基酸，余下的N-酰基-D-氨基酸經(jīng)化學(xué)消旋再生成DL-?；被幔匦逻M(jìn)行不對(duì)稱水解。反復(fù)進(jìn)行，可將DL-酰基氨基酸幾乎都變成L-氨基酸。工業(yè)上已用固定化L-氨基酰化酶連續(xù)生產(chǎn)L-苯丙氨酸和L-色氨酸。用天門冬氨酸酶將延胡索酸(反丁烯二酸)氨基化生成L-天門冬氨酸。工業(yè)上已用固定化大腸桿菌菌體的天門冬氨酸酶連續(xù)生產(chǎn)L-天門冬氨酸。當(dāng)前第83頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)2.酶法生產(chǎn)核苷酸：核苷酸在食品和醫(yī)藥等方面有重要用途，可利用多種酶進(jìn)行生產(chǎn)。

例如：用桔青霉或產(chǎn)黃青霉產(chǎn)生的5’-磷酸二酯酶水解核糖核酸(RNA)，生產(chǎn)各種5'-核苷酸。

用腺苷酸脫氨酶水解AMP，脫氨基生成肌苷酸(IMP)。

用核苷磷酸化酶，可催化肌苷進(jìn)行磷酸化生成5'-肌苷酸，催化鳥(niǎo)苷生成5'-鳥(niǎo)苷酸等。

用核苷酸磷酸化酶，催化AMP生成ADP和ATP等．

當(dāng)前第84頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)3.酶法生產(chǎn)有機(jī)酸：通過(guò)酶的催化作用可以生產(chǎn)有機(jī)酸．

例如：用延胡索酸酶生產(chǎn)L—蘋(píng)果酸。延胡索酸通過(guò)延胡索酸酶的催化作用，生成L—蘋(píng)果酸。工業(yè)上巳采用固定化黃色短桿菌或產(chǎn)氨短桿菌的延胡索酸酶連續(xù)生產(chǎn)L—蘋(píng)果酸。用環(huán)氧琥珀酸水解酶催化環(huán)氧疏珀酸水解生成L—酒石酸。4.酶法制醬：在醬油或豆醬的生產(chǎn)中，利用蛋白酶催化大豆蛋白質(zhì)水解，可以大大縮短生產(chǎn)周期，提高蛋白質(zhì)的利用率．用蛋白酶還可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)低鹽醬油或無(wú)鹽醬油。此外，在醬油釀造過(guò)程中，添加一些纖維素酶等可以提高原料利用率。

5.酶法制革：在制革工業(yè)中，利用蛋白酶使原料皮脫毛，可以提高皮革產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)環(huán)境。采用酸性蛋白酶和少量脂肪酶進(jìn)行皮革軟化，可以很好地除去污垢，使皮質(zhì)松軟透氣，提高皮革質(zhì)量。當(dāng)前第85頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)

在某些輕工產(chǎn)品中添加一定量的酶，可顯著增強(qiáng)使用效果。

1.加酶洗滌劑：在洗滌劑中添加適當(dāng)?shù)拿缚梢源蟠罂s短洗滌時(shí)間，提高洗滌效果。根據(jù)洗滌對(duì)象的不同，添加的酶有所差異。其中最廣泛使用的是堿性蛋白酶。目前全世界所生產(chǎn)的酶之中，總產(chǎn)量的三分之一左右是堿性蛋白酶．堿性蛋白酶的大部分用于加酶洗滌劑。蛋白酶的添加量一般為洗滌劑的0.1～1％。為了使酶與固體洗滌劑能夠混合均勻，可將酶制劑加工成一定形狀，一定相對(duì)密度的顆粒，已有多種型號(hào)的造粒機(jī)可供選擇使用。酶也可以加到肥皂中制成加酶肥皂等。除了堿性蛋白酶之外，固體和液體洗滌劑中還可視需要添加淀粉酶、脂肪酶、果膠酶和纖維素酶等。

三、用酶增強(qiáng)產(chǎn)品的使用效果當(dāng)前第86頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)2.加酶牙膏、牙粉和嗽口水：

將適當(dāng)?shù)拿柑砑拥窖栏?、牙粉或嗽口水巾，可以利用酶的催化作用，增加潔齒效果，減少牙垢并可防止齲齒的發(fā)生。可添加到潔齒用品中的酶有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和右旋糖酐酶等．其中右旋糖酐酶對(duì)預(yù)防齲齒有顯著功效。3.加酶飼料：

在家禽、家畜的飼料中添加淀粉酶、蛋白酶，纖維素酶和半纖維素酶等，可以增加飼料的可消化性，促進(jìn)家禽家畜的生長(zhǎng)，增加家禽的產(chǎn)卵率等。

4.加酶護(hù)膚用品：

在各種護(hù)膚品及化妝品中添加超氧物歧化酶(SOD)，堿性磷酸酶，尿酸酶、彈性蛋白酶等，可有效地提高護(hù)膚效果。當(dāng)前第87頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第88頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)生物拋光是一種用纖維素酶改善纖維素纖維制品表面的整理工藝,以達(dá)到持久的抗起毛起球并增加織物的光潔度和柔軟度

當(dāng)前第89頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)乙酰-DL—AlaL—Ala+乙酸 乙酰-D—AlaAminoacylase

氨基酰化酶當(dāng)前第90頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)泵儲(chǔ)罐反應(yīng)產(chǎn)物離心機(jī)消旋反應(yīng)器固定化酶柱子晶體L-AlaL-AlaA-D-AlaA-L-AlaA-D-Ala當(dāng)前第91頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第92頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)酶制劑在國(guó)內(nèi)外飼料工業(yè)中得到不斷應(yīng)用，不僅提高了飼料原料的轉(zhuǎn)化率，也促進(jìn)了對(duì)飼料的消化。植酸酶

Bio-Feed?Phytase(Ronozyme?P)

主要用于提高植酸磷的消化率，并相應(yīng)改善鈣和其它礦物元素的利用率。大大降低了動(dòng)物糞便中磷的排放量，有益環(huán)保。當(dāng)前第93頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第94頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)酶水解了毛根部的毛囊蛋白而使毛松動(dòng)脫落。蛋白酶分解皮纖維間質(zhì)中的可溶性蛋白質(zhì)，使皮纖維進(jìn)一步松散軟化。加速蛋白質(zhì)的分解染色溫度降低皮革脫毛與軟化加酶洗滌劑生絲脫膠與羊毛染蛋白酶回本章目錄當(dāng)前第95頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)8.4酶在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測(cè)廢水處理過(guò)氧化物酶多酚氧化酶可降解材料開(kāi)發(fā)當(dāng)前第96頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)1）、酶在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用：(1)利用膽堿酯酶檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥污染：(2)利用乳酸脫氫酶的同工酶監(jiān)測(cè)重金屬污染：(3)通過(guò)β-葡聚糖苷酸酶監(jiān)測(cè)大腸桿菌污染：(4)利用亞硝酸還原酶檢測(cè)水中亞硝酸鹽濃度：當(dāng)前第97頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)2）、酶在廢水處理方面的應(yīng)用：◆不同的廢水，含有各種不同的物質(zhì)，要根據(jù)所含物質(zhì)的不同，采用不同的酶進(jìn)行處理?！粲械膹U水中含有淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等各種有機(jī)物質(zhì)，可以在有氧和無(wú)氧的條件下用微生物處理，也可以通過(guò)固定化淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等進(jìn)行處理?！粢苯鸸I(yè)產(chǎn)生的含酚廢水，可以采用固定化酚氧化酶進(jìn)行處理。含有硝酸鹽、亞硝酸鹽的地下水或廢水，可以采用固定化硝酸還原酶、亞硝酸還原酶和氧化一氮還原酶進(jìn)行處理。使硝酸根、亞硝酸根逐步還原，最終成為氮?dú)?。?dāng)前第98頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)3）、酶在可生物降解材料開(kāi)發(fā)方面的應(yīng)用：利用酶在有機(jī)介質(zhì)中的催化作用合成的可生物降解材料主要有：利用脂肪酶的有機(jī)介質(zhì)催化合成聚酯類物質(zhì)、聚糖酯類物質(zhì)；利用蛋白酶或脂肪酶合成多肽類或聚酰胺類物質(zhì)等。當(dāng)前第99頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)在脂肪酶催化下，己二酸（或癸二酸）與蔗糖在己烷溶液中進(jìn)行酯化反應(yīng)，能夠生成聚糖酯高聚物：回本章目錄當(dāng)前第100頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第101頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)8.5酶在生物技術(shù)方面的應(yīng)用除去細(xì)胞壁大分子切割大分子連接當(dāng)前第102頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期六\10點(diǎn)1）、酶在除去細(xì)胞壁方面的應(yīng)用◆在生物工程方面，很多時(shí)候都需要除去細(xì)胞壁。(1)胞內(nèi)物質(zhì)的提取(2)原生質(zhì)體的制備當(dāng)前第103頁(yè)\共有115頁(yè)\編于星期