纤维素酶的研究及应用-酶工程论文.

纤维素酶的研究及应用

摘要：我国纤维素酶的应用研究近年来取得了很大进展。本文阐述了纤维素酶的发展，菌种选育，酶的结构，反应机制以及在生活中的应用。关键词：绿色化 催化域 结合区 C1-Cx假说

一、纤维素酶的发展

资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要的挑战。生物质资源是可再生性资源，地球上年光合作用的产物高达1.5×1011~2.0×1011t，是人类社会赖以生存的基本物质来源。其中90%以上为木质纤维素类物质。目前这部分资源尚未得到充分的开发利用。随着世界人口迅速增长、矿产资源日渐枯竭，开发高效转化木质纤维素类可再生资源的微生物技术，利用工农业废弃物等发酵生产人类急需的燃料、饲料及化工产品，即化工原料的“绿色化”，具有极其重要的意义和光明的发展前景。

纤维素酶的研究，自从1904年在蜗牛消化液中被发现，至今已经历三个发展阶段。第一阶段是80年代以前，主要工作是利用生物化学的方法对纤维素酶进行分离纯化。但由于纤维素酶来源广泛、组分复杂、纯化甚为困难，故进展缓慢。第二阶段是1980年至1988年，主要工作是利用基因工程的方法对纤维素酶的基因进行克隆和一级结构的测定。Trichoderma reesei的内切酶（EGⅠ、EGⅢ）和外切酶（CBHⅠ、CBHⅡ）、Cellulomonas fimi的内切酶（CenA、CenB、CenC、CenD）和外切酶（CbhA、CbhB、Cex）、Clostridium thermocellum的内切酶（CelA、CelB、CelC、CelD）的基因已被克隆和测序，并在大肠杆菌，酵母菌等中得到表达。第三阶段是1988年至今，主要工作是利用结构生物学及蛋白质工程的方法对纤维素酶分子的结构和功能进行研究，包括纤维素酶结构域的拆分、解析、功能性氨基酸的确定、水解的双置换机制的确立，分子折叠和催化机制关系的探讨。

二、纤维素酶菌种选育

纤维素分解菌的筛选方法主要有纤维素选择培养基法、滤纸底物和纤维素天青培养基法、半固体纤维素天青试管法、《P-N》法和纤维素刚果红培养基法等。其中，纤维素刚果红培养基在对纤维素分解菌的准确识别方面具有明显的优越性。纤维素是由葡萄糖残基以β-1.4糖苷键连接而成的线状大分子物质，在纤维素酶的作用下水解成纤维二糖和葡萄糖，水解后的糖类与刚果红染料形成红色沉淀，使产酶菌株的菌落周围出现清晰的红色水解圈。根据水解圈的大小，可以粗略地估计菌株产酶的情况，提高工作效率。产纤维素酶的微生物包括真菌、细菌和放线菌。其中主要的有：康氏木霉、黑曲霉、斜卧青霉、芽孢杆菌等。丝状真菌产生的纤维素酶一般在酸性或中性偏酸性条件下水解纤维素底物，而嗜碱细菌产生的纤维素酶在碱性范围起作用。

三、酶的分子结构

1　纤维素酶分子结构域的拆分

[1]用木瓜蛋白酶有限酶切Trichoderma reesei的 1986年Tilbeurgh

CBHⅠ分子得到具有独立活性的两个结构域：一个是具有催化功能的催化域（catalytic domain,CD），另一个是具有结合纤维素功能的纤维素结合（吸附）区（cellulose binding domain,CBD），之后用类似的方法在多种细菌和真菌的纤维素酶中发现类似的结构。CBD在纤维素酶中位于氨基端或羧基端，它通过一段高度糖基化的linker与催化区相连。

细菌纤维素酶的linker富含Pho、Thr，而真菌纤维素酶的linker富含Gly、Ser、Thr；细菌纤维素酶的CBD与CD夹角为135°，而真菌为180°；细菌纤维素酶有两个酶切位点可将CBD与linker分别切去，而真菌纤维素酶一般只有一个酶切位点可将CBD与linker一同切去。

　由于纤维素全酶分子呈蝌蚪状、其linker高度糖基化且具有较强柔韧性，故很难得到结晶.而结构域的拆分使呈球形催化域的结晶成为可能，为纤维素酶的结构和功能研究开辟了道路。

2　催化域结构和功能的研究

[2]对T.reesei的CBHⅡ的催化

采用X光衍射的方法1990年Rouvinen

域、1992年Juy[3]对C.thermocellum的CelD的催化域、1993年Spezio[4]对T.fusca的E2的催化域、1994年Divne[5]对T.reesei的CBHⅠ的催化域进行了结晶和解析。三维结构的研究为内切酶和外切酶底物的特异性作出了合理的解释：内切酶的活性位点位于一个开放的cleft中，它可结合与纤维素链的任何部位并切断纤维素链；外切酶的活性位点位于一个长Loop 所形成的tunnel里面，它只能从纤维素链的非还原性末端切下纤维二糖。1995年Meinke[6]利用蛋白质工程的方法将C.fimi的外切酶CbhA分子的Loop删除后，发现该酶的内切酶活性果然提高，这进一步证实了上述分析。

1990年Sinnott[7]从化学机制的角度出发论述了酶催化糖基转移的机制，他认为糖苷配基的离去是涉及到两个氨基酸残基的酸碱催化的双置换反应，这实际与溶菌酶的作用机制是相似的。1988年至1994年采用定点突变技术和酶专一性抑制剂做了大量研究[8~12]，终于证明Glu位于细菌、真菌的内切酶、外切酶、葡萄糖苷酶的活性位点；在异头碳原子位通过构型的保留或构型的转化完成催化反应, 其中两个保守的羧基氨基酸分别作为质子供体和亲核试剂[13，14]水解双置换机制得以证明。

3 纤维素结合（吸附）区结构和功能的研究

自从1986年Tilbeurgh用木瓜蛋白酶有限酶切T.reesei的CBHⅠ分子发现CBD以来，之后用类似的方法和序列缺失的方法在多种细菌、真菌的纤维素酶和半纤维素酶中发现了CBD。1995年Tomme[15]根据CBD分子大小及氨基酸的相似性将已知的CBD分成了10个家族，大部分的CBD位于家族Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。家族Ⅰ的CBD包括33～40个氨基酸残基，所有真菌的CBD都属于家族Ⅰ；家族Ⅱ的CBD包括95～108个氨基酸残基，C.fimi的CBD都属于家族Ⅰ；家族Ⅲ的CBD位于那些能产生纤维小体的梭菌中。

1989年Kraulis[16]用核磁共振的方法对T.reesei CBHⅠ的CBD、1995年Xu[17]对C.fimi Cex的CBD的三维结构进行了研究；1996年Tormo[18]用X 光衍射的方法对thermocellum的Cip的CBD三维结构进行了研究。图1为它们的结构比较：尽管它们在分子大小和折叠构型上不同（CBHⅠ的CBD是一个β折叠片形成的契形结构，一面疏水、一面亲水，疏水面与底物表面接触；而后两者是2个β折叠片面对面形成的一个β-sandwich），但它们的吸附面是相似的，都比较平坦、暴露了几个芳香族氨基酸（CBHⅠ的CBD是3个Tyr，Cex的CBD是2个Trp)及一些潜在的氢键形成残基。

图1　CBD的骨架结构

(a)T.reesei CBHⅠ的CBD;(b)C.fimi Cex的CBD。

[19]表明：纤维素酶去除CBD后对 CBD功能的研究。CBD的去除实验

可溶性底物活力影响较小，而对结晶纤维素的吸附和水解活力则有明显降低。化学突变和定点诱变[20，21]表明芳香族氨基酸在与结晶纤维素的吸附中发挥重要作用，它们的突变会导致CBD对结晶纤维素的吸附能力极剧下降。序列比较[22]表明与CBHⅠ的CBD同族的几个CBD是用Phe 或Trp代替了Tyr。目前人们推测：CBD可能通过芳香环与葡萄糖环的堆积力吸附到纤维素上，由CBD上其余的氢键形成残基与相邻葡萄糖链形

成氢键将单个葡萄糖链从纤维素表面疏解下来，以利于催化区的水解作用。

纤维素酶分子结构和功能的研究使其对纤维素分子链β-1,4糖苷键作用的底物特异性、水解机制作出了基本阐明。但关于CBD是如何吸附到纤维素表面、吸附后CBD是如何与催化区相互作用降解纤维素的问题目前尚未作出合理解释，因为它涉及到纤维素聚合物解链、解聚等超分子结构的变化。这一问题的解决将会为有效工程菌的构建、经济利用纤维素打下基础。

四、纤维素酶的反应机制

纤维素酶反应和一般酶反应不一样，其最主要的区别在于纤维素酶是多组分酶系，且底物结构极其复杂。由于底物的水不溶性，纤维素酶的吸附作用代替了酶与底物形成的ES复合物过程。纤维素酶先特异性地吸附在底物纤维素上，然后在几种组分的协同作用下将纤维素分解成葡萄糖。

1950年，Reese等提出了C1-Cx假说，该假说认为必须以不同的酶协同作用，才能将纤维素彻底的水解为葡萄糖。协同作用一般认为是(C1酶)首先进攻纤维素的非结晶区，形成Cx所需的新的游离末端，然后由CX酶从多糖链的还原端或非还原端切下纤维二糖单位，最后由β-葡聚糖苷酶将纤维二糖水解成二个葡萄糖。不过，纤维素酶的协同作用顺序不是绝对的，随后的研究中发现，C1-Cx和β-葡聚糖苷酶必须同时存在才能水解天然纤维素。若先用C1酶作用结晶纤维素，然后除掉C1酶，再加入Cx酶，如此顺序作用却不能将结晶纤维素水解。

五、酶的应用

1 在发酵工业中的应用

曲音波等在对斜卧青霉发酵过程研究的基础上，结合抗性菌株的选育成功地用亚铵纸厂废液、废渣生产纤维素酶。他们选用一株抗黑液抑制物的斜卧青霉J UA10，以亚铵法制浆的蒸煮废液（黑液）和3%的细小纤维作培养基，采用双阶段变温培养（生长温度34℃，产酶温度28℃）等措施，发酵生产纤维素酶。在50L发酵罐中进行的全废料培养基产酶实验显示，接种48h后酶活可达4.61 IU/ml，发酵周期较短，酶产率达100IU/(L·h)，单位底物的酶得率达264IU/g纤维素。通过使用补料分批技术，在48h后向发酵罐中间歇补入少量细杂纤维，可使酶活进一步提高到7.2 IU/ml，但发酵周期延长。从开辟新能源和解决环境污染考虑，以废纤维为原料生产酒精日益受到重视。造纸厂制浆过程中筛除的细杂纤维已经过了机械粉碎和化学预处理，脱去了部分木素，纤维素含量达60%~70%，容易被酶解发酵，适宜作为酒精发酵的原料。20世纪80年代末期采用同时酶解发酵和补料技术，使细杂纤维的纤维素酒精转化率达到65%，发酵液酒精浓度达4%。后采用全废料培养基并补加少量由曲霉菌株产生的高β-4葡萄糖苷酶活的粗酶液后，可使纤维素的酒精转化率达70%，原料酒精得率20%，酒精浓度5%以上，可为发酵工业所接受。利用备料废渣配制培养基固态发酵生产纤维素酶曲，进而酶解细杂纤维发酵生产酒精的研究结果显示，通过采用纤维素酶高产菌和β-葡萄糖苷酶高产菌的混合培养，或经过培养基和培养条件优化，都可以人为地控制纤维素酶曲的酶系组成，使纤维素的酒精转化率达到50%以上。采用纤维素—淀粉共发酵技术，即在纤维废渣中添加一定量的玉米面，可使酒精产量大幅度提高，达到了工业化生产的要求。

随着啤酒生产的快速增长，啤酒糟对环境的污染日益加剧。目前，啤酒糟大多作低价饲料和肥料直接出售，销量有限。因其含水量高，不能久贮，易霉烂，从而造成资源浪费。利用纤维素酶水解啤酒糟将酶解液和残渣分别进行有效利用，可大大提高啤酒糟的经济和环境效益。梁如玉等利用里斯木霉产生的纤维素酶水解经硫酸和高温、高压预处理过的啤酒糟，在适宜条件下，100g干啤酒糟可水解得10.8g还原糖，酶解

液用于培养酵母菌提取麦角固醇，残渣是生产菌体蛋白饲料的原料。

2 在洗涤剂工业中的应用

以木霉、曲霉属等真菌产生的酸性纤维素酶主要是将木质纤维素转化成葡萄糖。近年来，碱性纤维素酶在洗涤剂工业上的应用改变了传统的去污机制。碱性纤维素酶与酸性纤维素酶对底物的作用不同。酸性纤维素酶对木质纤维素的作用是一个糖化过程，在多种组分的协同作用下能得到更多的最终产物葡萄糖；而碱性纤维素酶是一种非全组分的内切葡萄糖苷酶，主要与棉纤维中仅占10%左右的非结晶区的纤维素分子起作用。棉纤维吸水性好，但污垢侵入后与水分子结合形成胶状物而被封闭在纤维素分子结构中，一般洗涤剂不易洗出，而碱性纤维素酶可选择性地吸附在棉纤维的非结晶区，使棉纤维膨松，水合纤维素分解，胶状污垢脱落。所以，碱性的作用对象是棉纤维而不是污垢。宋桂经等分离一株芽孢杆菌074，经过Sephadex G-100，DEAE-sephadex A-25和Agaorsc 4B三种方法分离纯化后，得到一个单组分碱性纤维素酶，其最适反应温度为50℃，最适反应pH7~8，不能分解天然纤维素，CMC对酶的合成无诱导作用。这给工业化生产中的发酵和后处理工艺带来极大方便，酶活较稳定，添加于洗涤剂中并不明显降低棉纤维的牢固度，经国家有关部门测试，完全符合国家洗涤剂用酶标准。

3 在纺织工业上的应用

纺织品的天然纤维素纤维结构复杂，结晶度高，利用纤维素酶对纤维素纤维织物进行生物整理后，可使纺织物膨松、柔软、表面光滑，毛羽、棉结明显地被清除，织物光泽和色泽鲜艳度明显改善。中国科学院微生物研究所的崔福绵等从生霉棉布上分离出一株产纤维素酶复合物较高的菌株，可用于棉、麻布的抛光处理和牛仔服“石磨”处理，使表面伸出的小纤维末端被除去，有效地减少了织物的起毛和起球，能获得持久的柔软度和光滑度，牛仔服用酶水洗比浮石处理损伤要小，且不要额外

的柔软剂，有利于保护环境，使加工服装的质量优良。

随着研究工作的不断深入，纤维素酶的研究越来越深入，应用也越来越广。

参考文献

［1］　Tilbeurgh H,Tomme P,Claeyssens M, et al. Limited proteolysis of the cellobiohydrolase Ⅰ from T.reesei. FEBS Lett, 1986,204(2):223～227

［2］　Rouvinen J, Bergfors T, Teeri T. Three-dimisional structure of cellobiohydrolase Ⅱ from T,reesei.Science,1990,249(4967):380～386

［3］　Juy M,AmitA G, Alzari P M, et al.Crystal structure of a thermostable bacterial cellulose degradingenzyme. Nature,1992,357(6373):89～91

［4］Spezio M, Wilson D B, Karplus P A. Crystal structure of the catalytic domain of a thermophilicendocellulase. Biochemistry, 1993,32(38):9906～9916

［5］　Divne C, Stahlberg J, Reinikainen T, et al. The three-dimensional crystal structure of the catalytic coreof cellobiohydrolase Ⅰ from Trichoderma reesei. Science,1994,265(5171):524～528

［6］　Meinke A,Damude H G, Tomme P, et al. Enhancement of the endo-beta-1,4-glucanase activity of anexocellobiohydrolase by deletion of a surface loop. J Bio Chem,1995,270(9):4383～4386

［7］　Sinnott M L. Catalytic mechanism of enzymatic glycosyl transfers.Chem Rev, 1990,90(12):1171～1192

［8］　Mitsuishi Y, Nitisinprasert S, Saloheimo M, et al. Site-directe mutagenesis of the putative catalyticresidure of T.reesei. FEBS Lett,1990,275(1):135～138

［9］　Macarron R, Beeumen J, Henrissat B, et al. Identification of an essential Glutamate residure in the activesite of endoglucanase Ⅲ. FEBS Lett,1993,316(2):137～140

［10］Trimbur D E, Warren R A, Withers S G. Region-directed mutagenesis of residues surrounding the activesite nucleophile in beta-glucosidase from Agrobacterium faecalis. J Biol Chem, 1992,267(15):10248～10251

［11］Tull D, Withers S G, Gilkes N R, et al. Glutamic acid 274 is thenucleophile in the active site of a retainingexoglucanase. J Biol Chem,1991,266(24):15621～15625

［12］Wang Q, Tull D, Meinke A, et al. Glu280 is the nucleophile in the active site of

Clostridiumthermocellum CelC, a family A endo-beta-1,4-glucanase. J Biol Chem, 1993,268(19):14096～140102

［13］Tomme P, Warren R A, Gilkes N R. Cellulose hydrolysis by bacteria and fungi. Adv Microb Physiol,1995，37(1):1～81

［14］Kraulis P J, Jones T A. Determination of three-dimensional protein structures from nuclear magneticresonance data using fragments of known structures. Proteins, 1987,2(1):188～201

［15］Xu G Y, Ong E, Gilkes N, et al. Solution structure of a cellulose-binding domain from Cellulomonas fimiby nuclear magnetic resonance spectroscopy. Biochemistry, 1995,34(21):6993～7009

［16］Tormo J, Lamed R, Chirino A J, et al. Crystal structure of a bacterial family-Ⅲ cellulose-bindingdomain: a general mechanism for attachment to cellulose. EMBO J, 1996,15(21):5739～5751

［17］Gilkes N R, Warren R A J, Miller R C, et al. Precise excision of the cellulose binding domains from twoCellulomonas fimi cellulases by a homologous protease and the effect on catalysis. J Biol Chem, 1988, 263(21):10401～10407

［18］Linder M, Mattine M L, Kontteli M, et al. Identification of functionally important amino acids in thecellulose-binding domain of Trichoderma reesei cellobiohydrolase Ⅰ. Protein Sci, 1995,4(6):1056～1064

［19］Linder M, Lindeberg G, Reinikainen T, et al. The difference in affinity between two fungal cellulosebindingdomains is dominated by a single amino acid substitution. FEBS Lett, 1995,372(1):96～98

［20］Henrissat, B. A classification of glycosyl hydrolases based on amino acid sequence similarities. Biochem J,1991, 280(2):309～316

［21］Henrissat, B. Beta-glucosidase, beta-galactosidase, family A cellulases, family F xylanases and two barleyglycanases form a superfamily of enzymes with 8-fold beta/alpha architecture and with two conserved glutamatesnear the carboxy-terminal ends of beta-strands four and seven. FEBS Lett, 1995, 362(2):281～285

［22］Jenkins J. Conserved catalytic machinery and the prediction of a common fold for several families ofglycosyl hydrolases. Proc Natl Acad Sci USA, 1995, 92(15):7090～7094

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酶工程实验大纲

湖北大学 酶工程实验 （0818800193）实验教学大纲 （第2版） 生命科学学院 生化教研室 2014年7月

前言 课程名称：酶工程实验实验学时：16学时 适用专业：生物工程课程性质：必修 一、实验课程简介 酶工程是生物工程的主要内容之一，是现代酶学和生物工程学相互结合而发展起来的一门新的技术学科。它将酶学、微生物学的基本原理与化工、发酵等工程技术有机结合起来，并随着酶学研究的迅速发展，特别是酶的广泛应用而在国民生产生活中日益发挥着越来越重要的作用。酶工程实验课是生物工程等本科实验教学的一个重要组成部分，通过实验教学可以加强学生对酶工程基本知识和基本理论的理解，掌握现代酶学与相关技术的有关的基本的实验原理与技能。在实验过程中要求学生自己动手，分析思考并完成实验报告。酶工程实验性质有基础性、综合性、设计（创新）性三层次。 二、课程目的 本实验课程主要根据酶工程的三大块内容即酶的生产、酶的改性与酶的应用来设计安排实验，通过这些实验内容，使学生深入理解酶工程课程的基本知识；巩固和加深所学的基本理论；掌握酶工程中基本的操作技能。同时，通过实验培养学生独立观察、思考和分析问题、解决问题和提出问题的能力，养成实事求是、严肃认真的科学态度，以及敢于创新的开拓精神；并在实验中进一步提高学生的科学素养。 三、考核方式及成绩评定标准 考核内容包括实验过程中的操作情况，实验记录及结果的准确性，实验报告的书写及结果分析，思考题的回答情况，仪器设备的使用情况及遵守实验室规章制度的情况等，根据这些方面进行成绩评判和记录，综合给出实验总成绩。 四、实验指导书及主要参考书 1．魏群：生物工程技术实验指导，高等教育出版社，2002年8月。 2．禹邦超：酶工程（附实验），华中师范大学出版社，2007年8月 五、实验项目

酶工程发展概况及应用前景

酶工程发展概况及应用前景 【摘要】酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。其主要任务是通过预先设计,经人工操作而获得大量所需的酶,并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,展示酶工程在医药、农业、食品、环境保护等领域的应用进展,并对其未来前景进行了展望。 【关键词】酶工程；概况；应用；前景 酶工程，从定义上来说，是酶制剂在工业上的大规模应用，主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。简而言之，酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改造及酶的反应器等方面内容。 酶工程的前景 酶因其反应的专一性，高效性和温和性的特点，已和生物工程，信息科学和材料科学构成了当今的三大前沿科学。而作为生物工程的重要组成部分，将在未来的发展中，在世界科技和经济发展中起着主导和支柱作用。而工业用酶日益广泛地应用于化学，医药，纺织，农业，日化，食品，能源，化妆品以及环保等行业。据报道，到2003年，欧洲工业用酶的市场增加至9亿美元，年增长率达百分之十；而2000年的中国，酶制剂总产量达272吨，同比增长8.8%，可谓发展迅速，前景十分广阔。 酶工程的发展 酶工程的发展，是一部科学的成长史。在二次世界大战后,酶工程发展成为新的工业领域—酶工程工业。酶工程的发展历史从那时算起, 至今已经三十多个年头了。六十年代以后, 由于固定化酶、固定化细胞及固定化活细胞的崛起, 使酶制剂的应用技术面貌一新。七十年代以后，伴随着第二代酶——固定化酶及其相关技术的产生，酶工程才算真正登上了历史舞台。固定化酶正日益成为工业生产的主力军，在化工医药、轻工食品、环境保护等领域发挥着巨大的作用。几十年来酶制剂的品种和应用不断扩大。不仅如此，还产生了威力更大的第三代酶，它是包括辅助因子再生系统在内的固定化多酶系统，它正在成为酶工程应用的主角。近年来, 国际上酶工程技术发展迅速, 硕果累累,主要有基因工程、蛋白质工程、人工合成酶、模拟酶、核酸酶、抗体酶、酶的定向固定化技术、酶化学技术、非水酶学、糖生物学、糖基转移酶、极端环境微生物和不可培养微生物的新品种等。 酶工程的应用 酶工程的发展日新月异，现举几个例子更加形象地说明酶工程地应用： 酶工程在污染处理中的作用：可利用过氧化物酶和聚酚氧化酶处理含酚废水和造纸废水，如辣根过氧化物酶，木质素过氧化物酶，植物来源的过氧化物酶；酪氨酸酶，漆酶等；可利用氰化物酶和氰化物水合酶处理含氰废水；利用蛋白酶，淀粉酶处理食品加工废水；并且，可以通过设计复合代谢途径，拓宽氧化酶的专一性等基因工程的运用，提高微生物的降解速率;拓宽底物的专一性;维持低浓度下的代谢活性;改善有机污染物降解过程中的生物催化稳定性等。酶在废物处理及资源化过程中正在发挥重要作用, 利用基因工程和蛋白质工程扩展酶的代谢途经, 是治理难降解有毒污染物的重要方法。

酶制剂在工业上的应用现状与展望

《酶工程》课程论文 学院：材料与化工学院 专业班级：2011级生物工程（2）班 姓名：李丹丹 学号：20110412310047 评阅意见 评阅成绩 评阅教师： 2014年6月12日

酶制剂在工业上的应用现状与展望 姓名：李丹丹 学院和专业：材料与化工生物工程2班 摘要：酶制剂是一类特殊的食品添加剂，具有催化高效性，专一性等显著特点。文章综述了食品工业中酶制剂利用及新动向，包括淀粉糖、油脂、蛋白质加工、面包、啤酒、饮料工业以及改善苦味的酶类的应用。并介绍了酶与食品的关系、酶制剂在食品生产中用于保藏、改善质量和增加营养价值、增加品种种类、提高便捷性和提高食品生产效率等作用,还介绍了酶制剂在饲料中的应用。并对酶制剂在食品工业中和在动物饲料方面的发展方向进行展望。关键词：酶制剂食品工业饲料工业应用 1.酶制剂的简介 酶是一类具有专一性生物催化能力的蛋白质。而从生物体中提取的具有酶活力的制品，称为酶制剂。酶制剂主要用于食品加工和制造业方面，它在对提高食品生产效率和产量、改进产品风味和质量等方面有着其它催化剂所无法替代的作用。另外，酶制剂在日化、纺织、环境保护和饲料等行业也有着较广泛的应用。随着发酵工业的发展，酶制剂的主要来源已被微生物所取代，它具有不受季节、地区和数量等因素影响的特性，还具有种类多、繁殖快、质量稳定和成本低等特点。随着微生物育种技术的发展，酶制剂的种类越来越多，分类也越来越细。目前我国已工业化生产的、且用于食品工业的酶制剂主要有：淀粉酶、异淀粉酶、果胶酶和蛋白酶等，它们在食品加工中都起着十分重要的作用。当然，尽管目前我国酶制剂行业的发展已有了长足进步，但与发达国家相比，还有很大差距。为进一步加快酶制剂产业技术的进步，今后应注重在调整产品结构、增加新品种、提高产品质量和竞争力、实现规模化经营和拓宽应用领域等方面作深入的研究。 2．酶制剂在食品工业中的应用 利用淀粉酶可以将淀粉水解为葡萄糖或不同DE值的淀粉糖浆，再经过葡萄糖异构酶的作用产生果葡糖浆；果胶酶用于果汁的加工和澄清，可提高果酒的得率，改善澄清效果，加快过滤速度；乳糖酶可分解牛奶中的乳糖，提高人体对牛奶的消化性；脂肪酸可改进食品风味；蛋白酶可用于蛋白胨和氨基酸混合液的制造，生产糖果使用的蛋白发泡剂，用在面包、糕点和通心粉的生产上可缩短揉面时间、增强面团延伸性和改进产品质量，用在肉类加工上可嫩化肉类、软化肠衣和提高质量，用在乳酪制造上可缩短生产时间等。 2．1用于保藏 溶酶菌现已广泛地被用作水产品、肉食品、蛋糕、酒精、料酒、饮料以及日用化妆品的防腐剂。由于食品中的羟基和酸会影响溶酶菌的活性，因此，它一般与酒、植酸、甘氨酸等物质配合使用。目前与甘氨酸配合食使用的溶酶菌制剂，应用于面食、水产、熟食及冰淇淋等食品的防腐。在低度酒中添加20mg/kg的溶酶菌不仅对酒的风味无任何不良影响，还可防止产酸菌的生产，同时受酒类澄清剂的影响很小，是低度酒类较好的防腐剂，如日本就把溶酶菌用于清酒的防腐。 乳制品保险牛乳中含有13mg/dl的溶酶菌，在人乳中含量为40mg/ml。在鲜乳或奶粉中加入一定量溶酶菌，不但可起到防腐作用，而且还有强化作用，能增进婴儿健康。 将各种肉类和水产熟制品（如鱼丸、香肠及红肠等），用含1%明胶和0.05%溶酶菌的混合液浸渍后再包装保存，可延长其保质期。各类糕点特别是奶油蛋糕是容易腐败变质的食品，在制作过程中加入溶酶菌就具有一定的防腐、保鲜作用。此外，溶酶菌还可应用于pH值为6.0~7.5的饮料的防腐。 海产品及水产品如虾、鱼和蛤蜊等在含甘氨酸、溶酶菌和食盐的溶液中浸渍5min后，沥干，在5℃下保存9d后，无异味、无色泽变化。 3．2提高食品质量和增加营养价值

酶工程技术论文 酶工程技术

酶工程技术论文酶工程技术 发达国家所掌握的酶工程技术比较熟练，近些年来人们加快了对新酶源的开发，使功能性食品添加剂得到了迅速的发展。下面小编给大家分享一些酶工程技术论文，大家快来跟小编一起欣赏吧。酶工程技术论文篇一 酶工程技术在食品添加剂生产中的应用 摘要：近些年来，由于固定化细胞技术、固定化酶反应器的推广与使用，使得食品新产品得到了开发，食品的品种数量与质量都得到了明显的提高，这为食品工业带来了巨大的经济效益。本文就酶工程技术在食品添加剂中的应用情况作进一步的说明。 关键词：酶工程食品添加剂 引言 利用酶和细胞或者是细胞器所具有的催化功能为人类提供服务，生产所需产品的技术统称为酶工程技术。作为生物工程的一个重要组成部分，酶工程技术被广泛地应用在食品添加剂的生产中。 一、开发新的酶源 发达国家所掌握的酶工程技术比较熟练，近些年来人们加快了对新酶源的开发，使功能性食品添加剂得到了迅速的发展。我国对于这方面的研究起步比较晚，但是随着近几年的探究与摸索也取得了明显的进步。比如说，华南理工大学利用微生物发酵的技术可以产生一种特定的酶，这种酶具有很强的催化的作用，它可以进行两步酶法催化分子果糖转移反应而产生低聚果糖，这是一项巨大的突破;其次比较有名的就是江苏化工学院自制出了选择性优良以及非常廉价的糖化酶和胰淀粉酶，它们经过一系列的催化作用可以生产出低糖度、低热量、高粘度且不会被微生物发酵的麦芽糖醇。 脂肪酶是大家比较熟悉的一种水解酶，它是一种只能在异相系统或者不溶性系统的油-水界面上来进行水解的酶。但是由于脂肪酶的不稳定性、酶的来源较少、提纯比较困难的种种原因使得它长期以来得不到充足的发展。但是近年来随着细胞工程、固定化技术以及基因工程的兴起，人们逐渐解开了脂肪酶的神秘面纱，对于脂肪酶的研究也取得了飞跃式的发展，其中甘油胆汁及其衍生物在食品行业中是应用最广泛的，它改善了食品工业中面包的质量与口感，它可以诱导或快速形成巧克力面包的香味，为国内外食品的发展奠定了良好的基础。 二、固定化酶技术与细胞技术的发展 通常所谓的固定化技术就是通过一系列的物理或者化学的方法将酶或者是细胞固定在水溶性或者是非水溶性的膜状、颗粒状、管状的载体上，在这样的情况下能明显的提高酶对热度以及对酸碱度的稳定性;而且利用固定化技术在连续反应的过程中不会造成流失的现象，利用非常简单的方法就可以进行回收再生，为生产的可持续化、节约能耗、降低生产成本提供了技术上的支持。早在70年代，中国科学院生物研究所就对固定化酶或者固定化细胞技术开始了长时间的研究，现在许多的科研单位、高等学校和大型企业已经掌握了固定化酶技术，并取得了明显的效果，现在固定化酶和细胞技术已经广泛地应用于食品添加剂中。 固定化酶技术在甜味剂的生产中采用固定化葡萄糖异构酶在生物反应器中的连续生产，可以制造出葡萄糖浆，这项技术在整个的酶工程工业生产中是最成功的，同时也是应用范围最广的;利用酶技术方法可以将便宜的无水马来酸制作成酒石酸，现在的市场上几乎都是运用这种方法来生产酒石酸，因为它具有操作过程简单、酒石酸纯度高、经济效益高的特点。利用固定化酶和细胞技术还可以生产营养强化剂，营养强化剂主要包括氨基酸、维生素和一些微量的元素，L-天门冬安是最早应用固定化细胞在工业上大规模生产的氨基酸，这项技术随着时间的推移以及科学界的研究已经使它得到了充足的发展，它可以连续数周进行生产，这种方法转化效率极高，对生成的产物易分离，同时产物的纯度也很高。

酶工程实验试题及答案

1、酶的固定化方法：吸附法、包埋法、共价结合法、热处理法 2、提取酶的有机溶剂有：甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、异丙醇、 3、酶生产的主要方式：固体发酵、液体深层通气发酵、固定化细胞或固定化原生质体发酵 4、酶的抽提剂有：稀酸、稀碱、稀盐、稀有机溶剂等 5、测定酶蛋白含量的方法： 凯氏定氮法、双缩尿法、Folin 酚法、紫外法、色素结合法、BCA法、胶体金测定法 6、影响酶活力的主要因素：温度、PH、底物浓度、酶浓度、抑制剂、激活剂 7、包埋固定化酶的凝胶有：聚丙烯酰胺、聚丙烯醇、光敏树脂、琼脂、明胶、海藻酸钙 8、酶的回收率：是指直接测定的固定化酶的活力占固定化之前的活力的百分比。 9、纯化倍数：就是经过纯化后得到的比活力与纯化前比活力之间的比值。 10、盐析的原理：蛋白质溶液在一定浓度范围内，加入无机盐，随着盐浓度增大，蛋白质的溶解度增大，但当盐浓度增到一定限度后，蛋白质将从溶液中析出。 11、在酶的反应过程中如何确保酶的最适反应温度和最适pH值。 保证最适温度的方法：通过发酵罐的热交换设施，控制冷源或热源流量；通过曲室的通风和加热设备控制。保证最适pH的方法：加酸或加碱，加碳源或氮源物质。 12、在发酵产酶过程中的准备工作： 收集筛选菌种，菌种保藏，细胞活化，扩大培养，培养基的配置，对发酵条件的控制。 13、为什么在测酶活实验中要连续不断的测酶活和酶蛋白含量 因为酶的活性会受温度和PH值的影响 14、终止酶反应的方法： 1、迅速升高温度； 2、加入强酸、强碱、尿素、乙醇等变性剂； 3、加入酶抑制剂； 4、调节反应液pH值。 15、固定化的优点： 1、可反复使用，稳定性高； 2、易与底物和产物分开，便于分离纯化； 3、可实现连续生产，提高效率。 16、培养基的成分：碳源、氮源、无机盐、生长因素、水。 17、菌种保藏方法： 1、斜面低温保藏法 2、液体石蜡油保藏法 3、砂土管保藏法 4、真空冷冻干燥法 5、液氮超低温保藏法。 18、发酵产酶的操作过程：配置培养基、分装、灭菌（112℃—115℃，20min）、孢子悬液（将无菌水加入斜面培养基）、接种、培养（32℃，180r/min，培养72h） 19、测定酶活的方法： 1、在一定时间内，让适量的底物与酶在最适合条件下； 2、加入酶抑制剂或升高温度等方法快速终止酶反应； 3、加一定量的显色剂与底物反应，测定液体的吸光度； 4、根据吸光度值计算出酶活 20、壳聚糖酶如何筛选：采用透明圈法，透明圈法直观、方便、根据壳聚糖不溶于水，以壳聚糖为唯一碳源，培养基浑浊。如果有该酶存在，即可降解壳聚糖为壳寡糖，壳寡糖容易被分解吸收，所以形成透明圈，从而可筛选出产生壳聚糖酶的菌株21、产壳聚糖酶初筛平板有什么现象，为什么 会出现透明圈，其原因是根据壳聚糖不溶于水，以壳聚糖为唯一碳源，培养基浑浊。如果有该酶存在，即可降解壳聚糖为壳寡糖，壳寡糖容易被分解吸收，所以形成透明圈 22、酶反应器： 分批式搅拌罐反应器、连续流搅拌罐反应器、填充床反应器、流化床反应器、模型反应器、鼓泡塔反应器 23、对产酶的菌种的要求是： 1、产酶量高；2、繁殖快，发酵周期短；3、产酶稳定性好，不易退化，不易被感染；4、能够利用廉价的原料，容易培养和管理；5、安全可靠，非致病菌。 24、在使用离心机时应注意事项 25、尿酶提取过程中为什么要在冰浴中进行 在冰浴中进行可以使尿酶处于低温条件下，低温能降低酶的活性，但不破坏酶的活性，在适合的温度下可恢复酶的活力 26、填充床的制备及应用的要点 装柱——平衡——应用——检测 装柱：均匀、无裂缝、无气泡、平整；平衡：1—2倍柱床体积缓冲液；应用：3%尿素溶液； 检测：定性：纳氏试剂（黄色或棕红色沉淀）——定量：取20ml流出液，用0.05mol/L标准HCL滴定（加2—3滴混合指示剂）

酶的应用与发展论文

酶的应用与发展论文集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

摘要：生物工程是现代科技的一项高新技术,是当今最有发展前景的学科之一。而酶工程是生物工程的重要组成部分,酶作为生物催化剂,它广泛应用于食品、酿造、淀粉糖、制革、纺织、印刷、医药、石油化工等20多个领域。它可提高产品品质、改进产品工艺、降低劳动强度、节约原料和能源、保护环境,并产生巨大的经济效益和社会效益。关键字：酶工程酶的固定化酶的应用前景 从世界范围而言,酶制剂总量的55%是水解酶,主要用于焙烤食品、酿酒、淀粉加工、酒精和纺织等工业;35%是蛋白酶,主要用于洗涤剂、制革和乳品工业;其余是药用酶制剂、试剂级酶制剂和工具酶。 1酶工程 酶工程技术是利用酶和细胞或细胞器所具有的催化功能来生产人类所需产品的技术，包括酶的研制与生产，酶和细胞或细胞器的固定化技术，酶分子的修饰改造，以及生物传感器。 酶的生产 酶的生产是各种生物技术优化与组合的过程，分为生物提取法、生物合成法和化学合成法三种,其中生物提取法是最早采用而沿用至今的方法,它是指采用各种提取、分离、纯化技术从动物、植物、器官、细胞或微生物细胞中将酶提取出来；生物合成法是20世纪60年代以来酶生产的主要方法,是指利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需酶的技术过程；而化学合成法因其成本高,且只能合成那些已经弄清楚化学结构的酶,所以难以进行工业化生产，至今仍处在实验室研究的阶段。

酶的纯化 酶的纯化属于一种后处理工艺，包括粗制工艺与精制工艺，对超酶液进行浓缩精制是生产高质量酶制剂的重要环节。其提纯手段一般是依据酶的分析大小、形状、电荷性质、溶解度、专一结合位点等性质而建立。要得到纯酶,一般需要将各种方法联合使用。最常用的纯化方法有根据溶解度特性的沉淀法;根据电荷极性的离子交换层析、等电点聚焦电泳等;根据大小或重量的离心分离、透析、超滤等;根据亲和部位的亲和层析、共价层析等。 酶的固定化技术 酶的固定化技术是把从生物体内提取出来的酶,用人工方法固定在载体上，这是是酶工程的核心,它使酶工程提高到一个新水平。自从1969年世界上第一次使用固相酶技术以来，至今已有40多年的历史。由于固定化酶的运动被化学或物理的方法限制了,能将其从反应介质中回收,所以原则上能在批量操作或连续操作中重复使用酶。 固定化酶具有如下性质:酶的稳定性提高;最适pH值改变;酶的活性和催化底物有所变化;最适温度有所提高，对抑制剂和蛋白酶的敏感性降低;反应完成后可通过简单的方法回收,且酶活力降低不多,这样可使酶重复使用[3]。同时由于酶没有游离到产品中,便于产品的分离和纯化;实现批量或连续操作模型的可能,可进行于产业化、连续化、自动化生产。 2酶的应用现状 在食品业的应用

酶工程的应用及发展前景.

酶工程的应用及发展前景 生物技术一班 41208220 杨青青

酶工程的应用及发展前景 杨青青 （陕西师范大学生命科学学院生物技术专业1201班） 摘要：酶工程是现代生物技术的重要组成部分，它作为一项高新技术将为各工业的发展起重要推动作用。本文概要介绍了酶工程的概念，酶工程在农产品加工、医药工业、食品工业、污染治理工业、蛋白质高值化加工等方面的应用以及探讨了在各个工业中的发展前景。 关键词：酶工程、应用、发展前景 一、酶工程的概念 酶是由生物体产生的具有催化活性的蛋白质，它能特定的促成某个化学反应而本身却不参加反应，且具有反应率高、反应条件温和、反应产物污染小、能耗低、反应容易控制等特点。这些特点比传统的化学反应具有较大的优越性。酶的应用不仅可以增强产量，提高质量，降低原材料和能源消耗，改善劳动条件，降低成本，而且可以生产出用其他方法难得到的产品，促进新产品、新技术和新工艺迅速发展。随着现代生物技术的兴起，酶工程技术应运而生，并在制药、食品工业和农产品加工显示出强大的生命力。酶工程就是利用酶催化作用，

通过适当的反应器工业化的生产人类所需的产品或是达到某一目的，它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。酶工程包括自然酶的开发和利用、固定化酶、固定化细胞、多酶反应器（生物反应器）、酶传感器等。 二、酶工程的应用以及发展前景 1、酶工程在农产品加工上的应用与前景 以前，人们认为氨基酸是人体吸收蛋白质的主要途径。随着研究的发现，蛋白质经消化道中的酶水解后，主要以小肽的形式被吸收，比完全游离的氨基酸更易吸收利用。这一发现启发了科研工作者采用酶工程技术用蛋白质生产生物活性肽的新思路。生物活性肽是蛋白质中20种天然氨基酸以不同排列组合方式构成的从二肽到复杂的线性或环形结构的不同肽类的总称，是源于蛋白质的多功能化合物。活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能。主要是通过酶法降解蛋白质而制得。 目前已经从大豆蛋白、玉米蛋白、牛奶蛋白、水产蛋白的酶解物中制得一系列功能各异的生物活性肽。因为各类蛋白质存在的差异性，所以在生产活性肽方面有略微的不同。不论哪种方法，都会用到一定的酶类水解蛋白质。比如：文献报道采用中性蛋白酶、木瓜蛋白酶水解大豆蛋白，配合活性炭的吸附处理、超滤、真空浓缩和喷雾干

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酶工程论文 酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。其主要任务是通过预先设计,经人工操作而获得大量所需的酶,并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,展示酶工程在医药、农业、食品、环境保护等领域的应用进展,并对其未来前景进行了展望。 一、酶工程技术在医药工业中的应用 现代酶工程具有技术先进、投资小、工艺简单、能耗粮耗低、产品收率高、效率高、效益大和污染小等优点,成为化学、医药工业应用方面的主力军。以往采用化学合成、微生物发酵及生物材料提取等传统技术生产的药品,皆可通过现代酶工程生产,甚至可获得传统技术不可能得到的昂贵药品,如人胰岛素、McAb、IFN、6一APA、7一ACA及7一ADCA等固定化基因工程菌、工程细胞以及固定化技术与连续生物反应器的巧妙结合,将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性变革 1、应用酶工程生产抗生素 应用酶工程可以制备青霉素酞化酶、头抱菌素酞化酶、头抱菌素、头抱菌素酞化酶、青 2014下半年教师资格证统考大备战中学教师资格考试小学教师资格考试幼儿教师资格考试教师资格证面试霉素酞化酶、脱乙酸头抱菌素、头抱菌素乙酸醋酶,

近年来还进行固定化产黄青霉青霉素合成酶系细胞生产青霉素的研究,合成青霉索和头抱菌素前体物的最新工艺也采用酶工程的方法。 2、应用酶工程生产维生素 制造2一酮基一L—古龙糖酸【山梨糖脱氢酶及L一山梨糖醛氧化酶】、肌醇【肌醇合成酶】、L—肉毒碱【胆碱脂酶】、CoA 【CoA合成酶系】等。由山梨醇和葡萄糖生产维生素及丙烯酸胺的生产也采用酶工程的方法四。 二、酶工程技术在农业中的应用 由于酶制剂主要作为催化剂与添加剂使用，从而带动了许多产业的发展。应用酶工程对农产品进行深加工，是人们努力的一个方向。乳制品加工则需要用凝乳酶和乳糖酶。此外，酶工程在饲料加工领域也有重大应用。 1、酶工程应用于农产品的深加工 利用α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶的催化功能，以玉米淀粉等为原料生产高果糖浆等。乳制品加工则需要用凝乳酶和乳糖酶。农副产品的加工和综合利用需要用纤维素酶、果胶酶和木质素酶。此外，从木瓜中提取的木瓜蛋白酶，提高活性和固定化以后，可以被用来酿制啤酒和制造果汁。

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酶分子定向进化的研究进展及应用 郭黄英 材料与化工学院生物工程 摘要：酶分子定向进化史模拟自然进化过程，具有适应面广、目的性强、效果显著等特点，可以在较短的时间内获得具有新的催化特性的酶突变体。定向进化可以显著提高酶活力，增强酶的稳定性，改变酶的底物专一性等，已经成为一种快速有效的改进酶的催化特性的手段。本文详细综述了酶分子定向进化的概念、过程、基本策略和核心技术，并列举了该技术在现实中的应用实例。 关键词：酶，定向进化，生物催化，应用 酶分子定向进化（enzyme molecular directed evolution）简称为酶定向进化，是模拟自然进化过程（随即突变和自然选择），在体外进行酶基因的人工随机突变，建立突变基因文库，在人工控制条件的特殊环境下，定向选择得到具有优良催化特性的酶的突变体的技术过程。 酶定向进化的基本过程包括随机突变、构建突变基因文库、定向选择等步骤 酶的定向进化技术在一定程度上弥补了定点突变技术的不足，极大地拓展了蛋白质工程学的研究和应用范围，特别是能够解决合理设计所不能解决的问题，为酶的结构与功能研究开辟了崭新的途径，并且正在工业、农业、食品业、环境保护和药物开发等领域逐渐显示其生命力。 1.酶分子定向进化的研究背景 酶作为催化剂，已在生产精细化学品、手性药物、食品添加剂等方面得到广泛应用。但随着酶催化应用范围的不断扩大和研究的逐步深入，研究者发现，酶催化的精确性和有效性常常不能很好地满足酶学研究和工业化应用的要求，而且天然酶的稳定性差、活性低等缺陷使得酶催化效率很低，还缺乏有商业价值的催化功能。因此对天然酶分子的改造显得十分重要。 1993年，美国科学家Arnold F H L3首先提出酶分子的定向进化的概念，并用于天然酶的改造和构建新的非天然酶。酶分子定向进化技术在一定程度上弥补了定点突变技术的不足，在过去几十年，定向进化已经成为作为生物催化剂的天然酶克服限制的重要工具，其对潜在的经济、环境、社会和医疗的影响是不可预计的，并且酶产品未来发展前景是无限的。 2. 酶分子定向进化的主要方法 2.1 易错PCR技术 易错PCR(error—prone PCR)技术是从酶的单一基因出发，在改变反应条件的情况下进行聚合酶链式反应（PCR），是扩增得到的基因出现碱基配对错误，从而引起基因突变的技术过程。在进行PCR扩增目的基因时，使碱基在一定程度上随机错配而引入多点突变，导致目的基因发生随机突变。通过构建突变库，筛选出所需的突变体；经一次突变的基因很难获得满意的结果，由此发展出连续易错PCR，即将一次PCR扩增得到的有益突变基因作为下一次PCR扩增的模板，连续反复地进行随机突变，使每一次获得的小突变累积进而产生重要

酶制剂论文

固定化酶技术及其进展 姓名：蒋恋班级：08生物工程二班学号：20080804205 摘要：固定化酶便于运输和贮存，有利于自动化生产，是近十余年发展起来的酶应用技术，在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。本文简要介绍了固定化酶技术的概念、制备方法(包括传统固定化技术、传统固定化技术的改进方法、新型固定化技术)及其在化学化工、食品行业、临床医药、生物传感器和环境科学等领域中的应用现状与存在的问题，展望了固定化酶技术在皮革行业中的研究与应用前景。 关键词：酶；固定化；技术；吸附 Immobilized enzyme technology and its progress Abstract：Immobilized enzyme is easy to transport, store and automatize production. It is a new application technique of enzyme in recent years. Immobilized enzymes have attractive application prospect in industrial production, chemical analysis, medicine and other aspects. The technology of immobilized enzyme was introduced in the paper. The concept, the traditional preparation methods and its modified methods, modern preparation methods of immobilized enzyme were presented. Key words：enzyme; immobilization; Technique; Absorption 酶的固定化( Immobilization of enzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内, 仍能进行其特有的催化反应,并可回收及重复利用的一类技术。与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时, 又克服了游离酶的不足,呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。目前,寻找适用的固定化方法,设计合成性能优异且可控的载体,应用工艺的优化研究等仍是研究热点。改进传统固定化方法和注重天然高分子载体改性是酶固定化研究的主要趋势, 进一步提高转化率和生产能力,是未来研究的重点。 1 固定化酶的传统制备技术 固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。物理方法包括物理吸附法、包埋法、结晶法、分散法、离子结合法等。物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应 ,整体结构保持不变，酶的催化活性得到很好保留。但是 ,由于包埋物或半透膜具有一定的空间或立体阻碍作用，因此对一些反应不适用。化学法是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上，使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来 ,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。传统的酶固定化方法大致可分为4 类:吸附法、包埋法、交联法、共价结合法。 1.1 吸附法 用于固定酶的最早又最简单的方法是吸附法,即将酶的缓冲水溶液同表面活性物质接触一段时间,一些酶分子将被吸附，洗掉未吸附的游离酶，即得到吸附固定化酶。根据非水溶性载体表面的特性，酶与载体间的吸附作用可能是：

酶工程的发展状况及其应用前景

酶工程的发展状况及其应用前景 摘要：酶在现代生物生产中扮演着重要角色，酶作为一种生物催化剂，因其催化作用具有高度专一性、催化条件温和、无污染等特点，以及酶工程不断的技术性突破，使得酶在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。 关键词：酶工程生物催化剂酶的固定 正文： 随着酶生产的不断发展，酶的应用越来越广泛。现在，酶工程已在医药、食品工业、农业、饲料、环保、能源、科研等领域广泛应用。成为基因工程、细胞工程、蛋白质工程等新技术领域的科学研究和技术开发中不可取代的工具。 一、酶工程的发展及应用现状 （一）国内外酶制剂的发展现状 BCC最新研究报告显示，未来4年全球工业酶制剂市场价值将以％的复合年增长率继续增长，由2011年的39亿美元增加至2016年的约61亿美元。该报告将工业酶市场细分成3个部分：生物酶、食品和饮料酶以及其他酶制剂。2011年生物酶的市场价值达12亿美元，预计还将以％的复合年增长率继续增长，2016年达17亿美元。2011年食品和饮料活性酶的市场价值接近13亿美元，未来4年还将以％的年均复合增长率增长，预计2016年达21亿美元。2011年其他酶制剂的市场价值为15亿美元，预计还将以％的复合年增长率增长，到2016年市场价值将达到22亿美元①。 我国酶制剂工业面经过近几十年的发展，初步具有一定的规模，取得了很大的进步。但是，国外酶制剂公司仍然处于绝对的领先地位，特别是一些比较出色的公司，例如，诺和诺德公司（Novo Nordisk）、丹尼斯克公司（Danisco）等②。 （二）酶工程的应用现状 一、酶工程技术在医药工业中的应用 1、酶的固定化技术 酶的固定化(enzyme immobilization)是指采用有机或无机固体材料作为载体(carrierorsupport)，将酶包埋起来或束缚、限制于载体的表面和微孔中，使其仍具有催化活性，并可回收及重复使用的酶化学方法与技术。不使用固体材料作为载体，通过酶分子之间的相互交联形成聚集体，也可将酶固定化，称为无载体酶固定化。由于酶的蛋白质属性，进人人体后产生免疫反应，因稀释效应，而无法集中于靶器官组织，常不能保持最适合的治疗浓度，而固定化酶则很好的克服了游离酶的这些缺点，应用于治疗镁缺乏症、代谢异常症及制造人工内脏方面，如固定化L-天冬酰胺酶用于治疗白血病。葡萄糖氧化酶被固定化在纳米微带金电极上可用于活体检测的微生物传感器③。 固定化酶技术可用于治疗一些代谢障碍疾病。已知人类关于新陈代谢的疾病已过120余种，很多病因归结为人体缺乏某种酶的活性，一种可能的治疗方法就是通过某种方式给病人提供他所缺乏的酶。其提供的方式主要有：①将固定化酶用于体内作为治疗药物；②将固定化酶组装成体外生物反应器，通过体外循环作为临床治疗剂。将固定化酶用于临床诊断的例子很多，如各种酶测试盒层出不穷，采用固定化酶柱反应器的FIA(流动注射法)可用于临床诊断检测尿酸、葡萄糖、氨、尿素、胆甾醇、谷氨酸、乳酸、无机磷等。 2、酶催化技术 主要介绍非水相介质中的酶催化，传统的酶催化反应主要在水相中进行，但自1987年Kilibanov等。用脂肪酶粉或固定化酶在几乎无水的有机溶剂中成功地催化合成了肽以及手性的醇、脂和酰胺以来，对酶在非水相介质的催化反应技术的开发及研究报道迅速增加，特别在手性药物的不对称合成及手性药物拆分的生物技术开发中得到了很多应用。目前非水相中的酶催化技术已衍生出以下几类体系：①水与有机溶剂的互溶均相体系；②水与有机溶剂形

(整理)酶工程实验3

实验一过氧化氢酶米氏常数的测定 一、目的 了解米氏常数的意义，测定过氧化氢酶的米氏常数。 二、实验原理 H2O2被过氧化氢酶分解出H2O和O2，未分解的H2O2用KMNO4在酸性 环境中滴定，根据反应前后H2O2的浓度差可求出反应速度。 本实验以马铃薯提供过氧化氢酶，以1/ν~1/[S]作图求Km 三、实验器材 1.锥形瓶100～150ml（×6）。 2.吸管1.0ml（×2）、0.5ml（×2）、2.0ml（×2）、5ml（×2）、10.0ml（×1）。 3.温度计（0～100℃）。 4.微量滴定管5ml（×1）。 5.容量瓶1000ml（×1）。 四、实验试剂 1、0.02mol/L磷酸缓冲液（Ph7.0） 取磷酸二氢钾 0.68g，加0.1mol/L氢氧化钠溶液 29.1ml，用水稀释至100ml,即得。 2、酶液：称取马铃薯5g，加上述缓冲液10ml，匀浆，过滤。 3、0.02mol/L KMnO4：称取KMnO4（AR）3.2g，加蒸馏水1000ml，煮沸15min， 2d后过滤，棕色瓶保存。 4、0.004mol/L KMnO4：准确称取恒重草酸钠0.2g，加250ml冷沸水及10ml 浓硫酸，搅拌溶解，用0.02ml/L的KMnO4滴定至微红色，水浴，加 热至65℃，继续滴定至溶液微红色并30s不褪，算出KMnO4的准确 浓度稀释成0.004mol/L即可。 5、0.05 mol/L H2O2：取30% H2O2 23ml加入1000ml容量瓶中，加蒸馏水至刻

度（约0.2mol/L），用标准KMnO4（0.004mol/L）标定其准确浓度，稀释 成0.05mol/L（标定前稀释4倍，取2.0ml，加25% H2SO42.0ml，用0.004mol/L KMnO4滴定至微红色）。 6、25% H2SO4 五、操作 取锥形瓶6只，按下表顺序加入试剂： 表一过氧化氢酶米氏常数的测定 先加好0.05mol/L H2O2及蒸馏水，加酶液后立即混合，依次记录各瓶的起始反应时间。各瓶时间达5min时立即加 2.0ml25%硫酸终止反应，充分混匀。用 0.004mol/L KMnO4滴定各瓶中剩余的H2O2至微红色，记录消耗的KMnO4体积。 六、计算 分别求出各瓶的底物浓度[S]和反应速度v。 [S]=c1V1/10 式中[S]：底物物质的量浓度（mol/L）； c1：H2O2物质的量浓度（mol/L）； V1：H2O2体积（ml）； 10：反应的总体积（ml）； υ：反应速度（m mol/min）； c2：KMnO4物质的量浓度（mol/L）； V2：KMnO4体积（ml）； 以1/υ对1/[S]作图求出Km。