酶工程简介.pptx
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《酶工程基本原理》课件
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降低杂质含量：通过优化分离纯化 技术，降低杂质含量，提高酶的纯 度
提高酶的稳定性：通过优化分离纯 化技术，提高酶的稳定性，延长酶 的保存时间
酶的生产与制备技 术
酶的生产方式
微生物发酵法：通过微生 物发酵产生酶
植物提取法：从植物中提 取酶
动物提取法：从动物中提 取酶
化学合成法：通过化学合 成产生酶
基因工程法：通过基因工 程产生酶
酶固定化技术：将酶固定 在载体上，提高酶的稳定 性和活性
酶的固定化技术
固定化酶的定义：将酶固定在载体上，使其保持活性并可重复使用的技 术 固定化酶的优点：提高酶的稳定性、可重复使用、降低成本
固定化酶的种类：吸附法、交联法、共价结合法等
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温度：酶的活性随温 度升高而增加，但超 过一定温度会失活
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pH值：酶的活性随 pH值变化而变化， 通常存在最适pH值
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离子强度：高离子强 度可能影响酶的活性， 导致酶失活
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酶浓度：酶的活性随 酶浓度增加而增加， 但超过一定浓度后不 再增加
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底物浓度：底物浓度 对酶的活性有影响， 通常存在最适底物浓 度
生物能源：用于生物燃料、 生物发电等领域
生物材料：用于生物材料合 成、生物材料改性等领域
酶的分类与性质
酶的分类
按照酶的来源分类： 动物酶、植物酶、 微生物酶
按照酶的催化反应 类型分类：氧化还 原酶、水解酶、转 移酶、裂解酶、异 构酶、连接酶
按照酶的活性中心 分类：金属酶、非 金属酶
按照酶的催化反应 机制分类：单酶、 多酶、复合酶
酶在食品加工中 的应用：酶在食 品加工中主要用 于提高食品品质 和营养价值，如 酶在食品发酵、 食品加工、食品 保鲜等方面的应 用。
酶工程食品PPT课件
（如热稳定性和难降解常是毒性或致敏性成分的共性）
第18页/共21页
• 生产食品酶制剂的菌种的安全性
1.潜在的产毒素性
如一些细菌、放线菌，导致食物中毒
2.潜在的致病性
3.安全菌株
已确定无致病性、不产毒素的菌种，尤其是在
安全用于食品酶制造方面有悠久历史的微生物，
即使经过改造，仍然是产生安全菌种的最优选
第5页/共21页
•特点：
1.产品中存在酶工程采用的基因改造序列 2.产品中存在酶工程采用的氨基酸序列修饰成分 3.产品具有本身的酶工程所设计的性状和功能
第6页/共21页
三、酶工程食品的研究进展
• 1953年开始研究酶的固定化 • 1967年酶反应器问世 • 1969年，日本首次用固定化酶技术生产L-氨基酸 • 20世纪50~60年代，酶修饰技术
一、酶工程概述
• 【酶工程/酶反应技术】
在一定的生物反应器内，通过对酶制剂的 改组、修饰、固定或创造新的酶类制品等 途径，改善酶制剂的稳定性、催化能力、 专一性、调节性及使用条件，寻求和开发 耐极端条件的酶产品。
耐高温、耐酸碱、 耐盐、耐有机溶剂
第1页/共21页
•
酶工程研究内容
1. 化学/初级酶工程
（动/植/微生物细胞 活/死/休止细胞、 整细胞、细胞碎片、 细胞器）
第12页/共21页
酶的模拟技术
• 【模拟酶/人工酶/酶模型】采用有机化学、生 物化学等方法，设计和合成一些比天然酶简单， 但又具有天然酶中起主导作用的结构和催化功 能的非蛋白质分子或蛋白质分子。
第13页/共21页
五、酶工程食品的应用
定点突变
天然酶 基因
随机突变、筛选
分子杂合
第六章酶工程ppt课件
交联法 通过双功能试剂，将酶和酶联结成网状 结构的方法。交联法使用的交联剂是戊 二醛等水溶性化合物。 包埋法
将酶包裹在多孔的载体中
一、吸附法
1. 物理吸附法
• 静止法 • 电沉积法 • 反应器上直接吸附法 • 混合浴或振荡浴吸附法
优点： 固定化时酶分子的构象很少
或基本不发生变化。
缺点： 结合力弱，易解吸附。 载体： 纤维素、琼脂糖、活性炭、
二、抗体酶的催化特征
1. 与天然酶相比抗体酶的特点 能催化一些天然酶不能催化的反应 有更强的专一性和稳定性 催化作用机制不同 2. 抗体酶和非催化性抗体作用的比较 更高的反应特异性 反应的可逆性 反应的量效性 反应过程
为底物提供良好的微环境 催化基团必须相对于结合点尽可能同底物的 功能团相接近 应具有足够的水溶性，并在接近生理条件下 保持其催化活性
设计中：
三、模拟酶的分类
分类依据 Kirby分类法 按照模拟酶的属性 Kirby分类法 单纯酶模型 机理酶模型 单纯合成的酶样化合物
1. Kirby分类法
液体干燥法
将一种聚合物溶于一种沸点低于水且与水不溶的有机溶剂中， 加入酶的水溶液，以油溶性表面活化剂，制成第一乳液。把它 分散于含有保护性胶质、聚丙烯醇和表面活性剂，形成第二乳 液。在不断搅拌、低温和真空条件下蒸出有机溶剂，得到含酶 微胶囊。
其他方法 脂质体包埋法、纤维包埋法等
三、共价交联法
双功能试剂：常用的是戊二醛
包埋法—微胶囊法
常用材料： 聚酰胺膜 火棉胶 硝化纤维 聚苯乙烯 壳聚糖等
微胶囊固定化酶制备方法
界面聚合法
将酶水溶液和亲水单体用一种与水不溶的有机溶剂制成乳化液， 再将溶于同一种有机溶剂的疏水单体溶液边搅拌边加入到上述 乳化液中，在乳化液中的水相和有机相之间的界面发生聚合作 用，酶即被包埋于聚合体膜中。
《酶工程》课件-酶的应用
转移酶类
催化基团转移反应， 如转氨酶、磷酸酶 等。
合成酶类
催化特定化合物的 合成，如谷氨酰胺 合成酶等。
酶的特性
高效性
酶的催化效率比非酶促反应高 出很多，能显著缩短反应时间
。
专一性
一种酶通常只能催化一种或一 类化学反应。
不稳定性
在高温、强酸、强碱等极端条 件下，酶的活性会受到破坏。
活性可调节性
通过调节酶的浓度、反应条件 等，可以控制酶促反应的速度
。
酶的活性与稳定性
温度对酶活性的影响
大多数酶在低温下活性降低，而在适宜温度 下活性最高，温度过高会使酶失活。
抑制剂对酶活性的影响
有些物质可以抑制酶的活性，从而减缓或阻 止酶促反应的进行。
pH对酶活性的影响
大多数酶在一定的pH范围内活性最高，超 出这个范围酶的活性会降低或失活。
激活剂对酶活性的影响
有些物质可以增强酶的活性，从而加快酶促 反应的速度。
04
酶的应用
酶在医药领域的应用
药物生产
酶可用于合成药物，如抗 生素、抗癌药物等，具有 高效、环保的特点。
诊断试剂
酶作为生物催化剂，可用 于制备诊断试剂，如酶联 免疫试剂盒等，用于疾病 检测。
生物治疗
酶可用于基因治疗、细胞 治疗等领域，通过调控基 因表达或促进细胞生长来 治疗疾病。
酶在食品工业中的应用
THANKS
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酶工程面临的挑战与解决方案
酶的稳定性问题
针对酶稳定性差的问题，可以通过蛋白质工程手段对酶进行改造，提高其热稳定性和化学稳定性 。
酶的生产成本问题
通过基因工程技术，实现酶的高效表达和大规模生产，降低生产成本。同时，探索新型的酶生产 方式，如利用微生物发酵或植物细胞培养等。
酶工程总结PPT课件
酶固定化技术包括固定化载体、固定化方法、固定化酶的分离和回收等关键技术 ，这些技术的应用能够为酶工程提供高效、连续化的生产方式。
酶的分子改造技术
酶的分子改造技术是通过化学或生物 方法对酶的分子结构进行修饰和改造， 从而改变酶的催化性质和功能的技术。
酶的分子改造技术包括化学修饰、定 向进化、点突变等关键技术，这些技 术的应用能够优化酶的催化性能和稳 定性，提高酶的生产效率和降低成本。
THANKS
生物能源开发
酶工程技术可用于生物能源开发，如生物柴油、生物 酒精等。
06
酶工程的前景与挑战
酶工程的发展前景
酶工程在工业生产中的应用前景广阔，特别是在生物制药、生物燃料、环保等领域。
随着酶工程技术的不断进步，酶的产量、活性和稳定性将得到进一步提高，为工业 生产提供更高效、环保的解决方案。
酶工程在医疗领域的应用前景也十分看好，例如用于药物设计和开发、疾病诊断和 治疗等。
环保领域的应用
有毒有害物质降解
01
酶工程技术可用于降解有毒有害物质，如重金属、有机污染物
等。
废水处理
02
酶工程技术可以用于废水处理，通过酶促反应将废水中的有机
物转化为无害物质。
生物修复
03
酶工程技术可用于生物修复，通过酶促反应降解污染物，恢复
生态环境。
食品工业领域的应用
食品添加剂生产
酶工程技术在食品添加剂生产中发挥着重要作用，如生产甜味剂、 防腐剂等。
专一性
一种酶通常只能催化一种或一类化学反应，具有明显的专一性。
不稳定性
大多数酶是蛋白质，容易受温度、pH、重金属离子等环境因素的影响，表现出不稳定性。
酶的活性调节
1 2
共价修饰
酶的分子改造技术
酶的分子改造技术是通过化学或生物 方法对酶的分子结构进行修饰和改造， 从而改变酶的催化性质和功能的技术。
酶的分子改造技术包括化学修饰、定 向进化、点突变等关键技术，这些技 术的应用能够优化酶的催化性能和稳 定性，提高酶的生产效率和降低成本。
THANKS
生物能源开发
酶工程技术可用于生物能源开发，如生物柴油、生物 酒精等。
06
酶工程的前景与挑战
酶工程的发展前景
酶工程在工业生产中的应用前景广阔，特别是在生物制药、生物燃料、环保等领域。
随着酶工程技术的不断进步，酶的产量、活性和稳定性将得到进一步提高，为工业 生产提供更高效、环保的解决方案。
酶工程在医疗领域的应用前景也十分看好，例如用于药物设计和开发、疾病诊断和 治疗等。
环保领域的应用
有毒有害物质降解
01
酶工程技术可用于降解有毒有害物质，如重金属、有机污染物
等。
废水处理
02
酶工程技术可以用于废水处理，通过酶促反应将废水中的有机
物转化为无害物质。
生物修复
03
酶工程技术可用于生物修复，通过酶促反应降解污染物，恢复
生态环境。
食品工业领域的应用
食品添加剂生产
酶工程技术在食品添加剂生产中发挥着重要作用，如生产甜味剂、 防腐剂等。
专一性
一种酶通常只能催化一种或一类化学反应，具有明显的专一性。
不稳定性
大多数酶是蛋白质，容易受温度、pH、重金属离子等环境因素的影响，表现出不稳定性。
酶的活性调节
1 2
共价修饰
酶工程第一章酶学基础知识PPT课件
酶的生物合成是一个复杂的过程，需要多种酶的参 与和调控。这些酶的作用包括提供能量、合成原料 、修饰和加工等，以确保酶的正确合成和功能。
酶的生产方式
01 02
微生物发酵
通过微生物发酵生产酶是一种常见的方法。不同微生物具有不同的代谢 途径和酶系，可以产生不同类型的酶。通过选择适当的微生物和发酵条 件，可以大规模生产酶。
酶的分离纯化
通过各种分离纯化技术手段，从生物材料中 提取和纯化酶。
酶的改造
通过基因工程技术手段对酶进行改造，以提 高酶的催化效率和稳定性。
酶的固定化
将游离酶或细胞固定在特定载体上，实现酶 的重复利用和连续化生产。
酶的生产与应用
通过生物工程技术手段实现酶的工业化生产， 并将其应用于各个领域。
酶工程的应用领域
1980年代
随着分子生物学和生物工程技术的迅速发展，酶 工程领域取得了重大突破，实现了酶的大规模生 产和应用。
02
酶的结构与功能
酶的活性中心
02
01
03
酶的活性中心是酶分子中与底物结合并催化反应的区 域，通常由少数几个氨基酸残基组成。
这些氨基酸残基在空间结构上相互接近，形成一个凹 陷的空腔，能够与底物特异结合。
酶的活性中心具有催化作用，能够降低反应的活化能 ，加速化学反应速率。
酶的专一性
酶的专一性是指酶只能催化一 种或一类化学反应的性质。
酶的专一性分为绝对专一性和 相对专一性，绝对专一性是指 酶只催化一种底物反应，相对 专一性是指酶对底物的结构有 一定选择性。
酶的专一性是由酶的活性中心 决定的，活性中心的空间结构 和化学组成决定了酶对底物的 选择性。
03
拓展酶的应用领域，将酶应用 于生物医药、食品工业、纺织 工业等领域，提高产品质量和 降低环境污染。
酶的生产方式
01 02
微生物发酵
通过微生物发酵生产酶是一种常见的方法。不同微生物具有不同的代谢 途径和酶系，可以产生不同类型的酶。通过选择适当的微生物和发酵条 件，可以大规模生产酶。
酶的分离纯化
通过各种分离纯化技术手段，从生物材料中 提取和纯化酶。
酶的改造
通过基因工程技术手段对酶进行改造，以提 高酶的催化效率和稳定性。
酶的固定化
将游离酶或细胞固定在特定载体上，实现酶 的重复利用和连续化生产。
酶的生产与应用
通过生物工程技术手段实现酶的工业化生产， 并将其应用于各个领域。
酶工程的应用领域
1980年代
随着分子生物学和生物工程技术的迅速发展，酶 工程领域取得了重大突破，实现了酶的大规模生 产和应用。
02
酶的结构与功能
酶的活性中心
02
01
03
酶的活性中心是酶分子中与底物结合并催化反应的区 域，通常由少数几个氨基酸残基组成。
这些氨基酸残基在空间结构上相互接近，形成一个凹 陷的空腔，能够与底物特异结合。
酶的活性中心具有催化作用，能够降低反应的活化能 ，加速化学反应速率。
酶的专一性
酶的专一性是指酶只能催化一 种或一类化学反应的性质。
酶的专一性分为绝对专一性和 相对专一性，绝对专一性是指 酶只催化一种底物反应，相对 专一性是指酶对底物的结构有 一定选择性。
酶的专一性是由酶的活性中心 决定的，活性中心的空间结构 和化学组成决定了酶对底物的 选择性。
03
拓展酶的应用领域，将酶应用 于生物医药、食品工业、纺织 工业等领域，提高产品质量和 降低环境污染。
《酶工程》课件-微生物发酵产酶
05
微生物发酵产酶存在问题与挑战
产量问题
微生物发酵产酶产量低
由于微生物发酵过程中受到多种因素 的影响，如营养物质的供应、发酵条 件、微生物菌种等，导致酶的产量较 低。
发酵周期长
微生物发酵产酶通常需要较长的发酵 周期，这增加了生产成本和时间成本。
稳定性问题
酶稳定性差
许多酶在发酵过程中容易受到温度、pH值、金属离子等因素的影响，导致酶的稳定性降低。
04
微生物发酵产酶应用实例
工业应用
洗涤剂制造
微生物发酵产生的酶可用于制造 洗涤剂，如蛋白酶用于去除蛋白 质污渍，淀粉酶用于去除淀粉污
渍。
纺织工业
利用微生物发酵产生的酶处理纺织 品，可以改善其质地、手感和外观， 如纤维素酶用于棉织物的生物抛光。
造纸工业
通过微生物发酵产酶技术，可以改 进造纸工艺，提高纸张质量和降低 环境污染，如木聚糖酶用于纸浆漂 白。
过程优化与控制
通过人工智能技术，对微生物发酵产酶过程进行建模和优化，提高 目标酶的产量和质量。
个性化定制酶
结合人工智能和基因工程技术，实现个性化定制酶的合成，满足不 同领域的需求。
THANKS
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《酶工程》课件-微生物发酵 产酶
• 微生物发酵产酶概述 • 微生物发酵产酶原理与过程 • 微生物发酵产酶技术与方法
• 微生物发酵产酶应用实例 • 微生物发酵产酶存在问题与挑战 • 未来发展趋势与展望
01
微生物发酵产酶概述
酶工程简介
酶工程定义
酶工程是生物工程的重要组成部分，是利用酶或者微生物细胞、动植物细胞、 细胞器等具有的生物催化功能，借助工程手段来生产有用物质、设计改造酶或 者生产细胞、器官乃至整个生物体的一门科学技术。
酶工程final课件.pptx
物理吸附法 离子结合法 共价结合法
热处理（细胞）
酶的固定化方法与制备技术
共价交联法
微型胶囊法
胶格包埋法
固定化细胞的特点
有细胞特性，生物催化剂功能，固相催 化剂特点。
①无须 进行酶 的分离
纯化
②保持 酶原始 状态， 回收率
高
③比固 定化酶 稳定性
高
④细胞 内酶附 助因子 可再生
⑤细胞 本身含 多酶体
均相酶反应器：应用游离酶进行的反应的 非均相酶反应器：应用固定化酶进行反应的
可根据催化剂的形 状选择酶反应器
粒状催化剂 细小颗粒状催化剂 膜状催化剂
生物传感器
利用生物物质(如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生 物膜、微生物、细胞等)作为识别元件，将生化反应转 变成可定量的物理、化学信号，从而能够进行生命物质 和化学物质检测和监控的装置。
微生物种类繁多，在不同的环境下生 存的微生物有其不同的代谢方式，能 分解利用不同的底物。
微生物有较强的适应能力，可以通过 诱导诱变剂基因工程方法获得新的产 酶量高的菌株
酶的发酵生产
微生物菌体发酵 • 微生物菌体蛋白，药用真菌
微生物酶发酵 • 淀粉酶、糖化酶
微生物代谢产物发酵 • 初级代谢产物、次级代谢产物
根据酶分子专一性结合的分离方法：亲和层析、共价层析 根据分配系数的分离方法：双水相萃取
酶的分离纯化
酶制剂的保存
温度
一般在0-4℃比较稳定
缓冲液
特定的pH范围
氧化/还原 酶的浓度及纯度
加入还原剂或在氮气中保存
浓度越高越稳定，晶体或干 粉更有利于保存
酶分子的改造
酶在实际应用中的局限性
1、作为异体蛋白在体内难于吸收、易引起免疫反应和被 识别降解 2、酶蛋白经不起温度、酸碱、有机溶剂及时间的考验， 半衰期短、易变性失活 3、酶的活性、作用专一性和最适条件不一定能适应生产 工艺要求，限制了酶制剂的应用范围。
-酶工程简介ppt课件
33
Buchner兄弟的试验：
用细砂研磨酵母细胞，压取汁液，汁液 不含活细胞，但仍能使糖发酵生成酒精和二 氧化碳。 证明：发酵与细胞的活动无关。
34
The Nobel Prize in Chemistry 1907
"for his biochemical researches and his discovery of cell-free
19
生物催化剂发展的工业展望
Competitive Imperative
Speed to Market
Current Chemical Varieties
2-5 years
Current Biocatalyst
s
10 years
Biocatalyst of the Future
2-3 years
Cost to Manufacture
机结合而产生的边缘交叉科学。
• 应用主要集中于食品工业、工业和医药工业等领 域。
• 酶工程是生物技术的重要组成部分。
3
二、酶工程相关概念
生物工程(Bioengineering)又称生物技术 或生物工艺学(Biotechnology). 20世纪70 年代发展起来的一门新的综合性技术学科。 综合运用生物学、化学和工程学技术，改造 物种、创造新物种，改造生物体中的某些组 分(如酶、蛋白质、核酸、细胞器)，利用生物 体的某些特殊机能(如酶的催化功能、抗体 的免疫功能等) 为工农业生产以及医疗卫生 服务。
that enzymes
virus proteins in a pure form"
can be
crystallized"
James Batcheller Sumner
Buchner兄弟的试验：
用细砂研磨酵母细胞，压取汁液，汁液 不含活细胞，但仍能使糖发酵生成酒精和二 氧化碳。 证明：发酵与细胞的活动无关。
34
The Nobel Prize in Chemistry 1907
"for his biochemical researches and his discovery of cell-free
19
生物催化剂发展的工业展望
Competitive Imperative
Speed to Market
Current Chemical Varieties
2-5 years
Current Biocatalyst
s
10 years
Biocatalyst of the Future
2-3 years
Cost to Manufacture
机结合而产生的边缘交叉科学。
• 应用主要集中于食品工业、工业和医药工业等领 域。
• 酶工程是生物技术的重要组成部分。
3
二、酶工程相关概念
生物工程(Bioengineering)又称生物技术 或生物工艺学(Biotechnology). 20世纪70 年代发展起来的一门新的综合性技术学科。 综合运用生物学、化学和工程学技术，改造 物种、创造新物种，改造生物体中的某些组 分(如酶、蛋白质、核酸、细胞器)，利用生物 体的某些特殊机能(如酶的催化功能、抗体 的免疫功能等) 为工农业生产以及医疗卫生 服务。
that enzymes
virus proteins in a pure form"
can be
crystallized"
James Batcheller Sumner
酶工程精品PPT课件
工业生物技术 （生物催化）
动力学 反应工程 反应器设计
采矿
药物 食品、营养 动物饲料 植物保护 造纸和纸浆 化学品
以生物催化法合成的主要产 品
产品名称
产量
丙烯酰胺
10万吨/年
聚乳酸
1.3万吨/年
阿斯巴甜
2万吨/年
生物柴油与汽油
1000万吨/年
抗菌素中间体6－APA
0.9万吨/年
趋势判断和需求分析
开发生物催化剂：催化性能更好、更快，成本更低 开发生物催化剂工具合：催化反应更广泛，功能更多
样 改善性能: 稳定性, 活性，溶剂兼容性 开发分子模型: 新酶的快速重新设计 创造新技术: 用于新生物催化剂的开发
生物催化剂工程技术瓶颈
对生物催化剂作用机理缺乏深入的认识 对次级代谢产物代谢途径（包括途径间相互关系）缺
新兴、前沿学科往往在学科交叉中产生
生物技术的具体应用
生物技术
医药生物技术 农业生物技术 工业生物技术 环境生物技术 材料生物技术
。 。 。 。
生物技术产业化的三个浪潮
医药生物技术 农业生物技术 工业生物技术
医药生物技术产业
1982年重组人胰岛素上市 至2000年已有基于48种重组蛋白的117种基因工程
乏理解 细胞工程化的方法十分有限（即代谢工程） 生产酶和辅因子的成本过高
当前生物催化的研究热点
新酶或已有酶的新功能的开发 根据已有底物开发新的酶反应 利用突变或定向进化技术改善生物催化剂性能 利用重组DNA技术大规模生产生物催化剂 利用有机溶剂或共溶剂开发新的反应体系 体内或体外合成的多酶体系 克服底物和产物抑制 精细化工品或医药合成技术的放大 辅因子再生 生物催化剂的修饰
生物催化剂的固定化
《酶工程技术》PPT课件
2、分类
化学酶工程
生物酶工程
精品医学4ຫໍສະໝຸດ 固定化酶的概念、优点与实现方法
1、概念
固定化酶（immobilized enzyme）指借助物理和 化学方法将酶束缚在一定的空间内并仍具有催化活性的 酶制剂。
2、优点
➢ 提高酶的稳定性
➢ 提高酶的使用效率，降低成本
➢ 使酶的机械强度增加，可进行装柱或分批反应，使反应 连续化、自动化，适合与现代化规模的大工业生产。
精品医学
8
第三节 固定化技术的研究进展
1、提高酶的稳定性
➢ 多点共价结合固定化 ➢ 设计酶的微环境 ➢ 新材料、新技术的应用
2、提高酶的活力
➢ 诱导酶成活性构象 ➢ 增加载体的载酶能力 ➢ 无载体固定化
3、控制酶的提纯和回收过程
精品医学
9
3、控制酶的提纯和回收过程
➢ 酶的固定化纯化 ➢ 磁性材料
精品医学
10
精品医学
11
➢ 极易产生分离，简化了产品的纯化工艺。
精品医学
5
3、固定化方法
➢ 吸附法 ➢ 包埋法 ➢ 共价结合法 ➢ 交联法
精品医学
6
第二节 酶工程的应用
1、在医药中的应用
⑴ 用固定化L-氨基酰化酶生产L-氨基酸。 ⑵ 用固定化细胞以反丁烯二酸为原料生产L-苹果酸，实现
了我国L-苹果酸的工业化生产。
2、在食品中的应用
酶工程技术
薛亚男
精品医学
1
目录
第一节 酶的固定化 第二节 酶工程的应用 第三节 固定化技术的研究进展
精品医学
2
第一节 酶的固定化
一 酶工程简介 二 固定化的概念、优点与实现方法
精品医学
化学酶工程
生物酶工程
精品医学4ຫໍສະໝຸດ 固定化酶的概念、优点与实现方法
1、概念
固定化酶（immobilized enzyme）指借助物理和 化学方法将酶束缚在一定的空间内并仍具有催化活性的 酶制剂。
2、优点
➢ 提高酶的稳定性
➢ 提高酶的使用效率，降低成本
➢ 使酶的机械强度增加，可进行装柱或分批反应，使反应 连续化、自动化，适合与现代化规模的大工业生产。
精品医学
8
第三节 固定化技术的研究进展
1、提高酶的稳定性
➢ 多点共价结合固定化 ➢ 设计酶的微环境 ➢ 新材料、新技术的应用
2、提高酶的活力
➢ 诱导酶成活性构象 ➢ 增加载体的载酶能力 ➢ 无载体固定化
3、控制酶的提纯和回收过程
精品医学
9
3、控制酶的提纯和回收过程
➢ 酶的固定化纯化 ➢ 磁性材料
精品医学
10
精品医学
11
➢ 极易产生分离，简化了产品的纯化工艺。
精品医学
5
3、固定化方法
➢ 吸附法 ➢ 包埋法 ➢ 共价结合法 ➢ 交联法
精品医学
6
第二节 酶工程的应用
1、在医药中的应用
⑴ 用固定化L-氨基酰化酶生产L-氨基酸。 ⑵ 用固定化细胞以反丁烯二酸为原料生产L-苹果酸，实现
了我国L-苹果酸的工业化生产。
2、在食品中的应用
酶工程技术
薛亚男
精品医学
1
目录
第一节 酶的固定化 第二节 酶工程的应用 第三节 固定化技术的研究进展
精品医学
2
第一节 酶的固定化
一 酶工程简介 二 固定化的概念、优点与实现方法
精品医学
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• 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.8.1911:30:2011:30Aug-2019-Aug-20
• 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。11:30:2011:30:2011:30Wednesday, August 19, 2020
• 13、志不立，天下无可成之事。20.8.1920.8.1911:30:2011:30:20August 19, 2020
科学家是通过固定酶来解决酶不能重复 使用和影响产物纯度这个难题的。即将 分离纯化后的酶固定到一定的载体上， 形成固定化酶。使用时，将固定的酶投 放到反应溶液中，催化反应结束后又能 将固定的酶回收。这样，既可反复使用 又不影响反应物纯度。
固定酶的方法：
1．将酶吸附在固体表面上。 2．将酶相互连接起来。 3．将酶包埋在细微网格里。
（2）用于生产一些药品： 青霉素酞化酶可用于生产氨卞青霉素。
3．酶制剂可用于化验诊断和水质监测。 尿糖试纸
尿糖快速测试仪——酶传感器 用不同的固定化酶可以制成不同类 型的传感器，用于化验和检测。
利用固定化多酚氧化酶研制成多酚 氧化酶传感器
4．酶制剂可用于生物工程其他分支领域。 基因工程离不开内切酶和连接酶；
• 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。上午11时30分20秒上午11时30分11:30:2020.8.19
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（二）酶制剂的应用
1．酶制剂可用于治疗疾病。 从曲霉中提取的淀粉酶可用于治疗消化 不良。 溶菌酶可用于抗菌、消炎。 尿激酶可用于治疗血栓病。
2．酶制剂可用于加工生产一些产品。 （1）用于食品加工：
果胶酶可用于澄清果酒和果汁。
用木瓜蛋白酶制成的嫩肉粉，可以使 肉丝肉片等烹调后吃起来嫩滑可口。
2．可以通过微生物发酵获得所需要的酶。 3．对已知分子结构的酶，可以用人工合
成法获得。
从生物体的细胞或组织中提取出来的酶， 能不能直接用于催化化学反应呢？
提取出来的酶还要经过分离、纯化，再 加入适量的稳定剂和填充剂，制成相应 的酶制剂后才能用于催化化制 剂却只能用一次，而且，如果将酶制剂 直接用于催化化学反应，反应结束后酶 制剂会和反应的产物混合在一起。酶制 剂既不能重复使用，也影响了产物纯度。 怎样才能解决这个难题呢？
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20. 8.1920.8.19Wednesday, August 19, 2020
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。11:30:2011:30:2011:308/19/2020 11:30:20 AM
酶工程简介
酶的概念及特性
酶的种类：胞内酶、胞外酶 组成酶、诱导酶
在我国，每年死于冠心病者约60万人， 死于脑梗塞、脑溢血者约120万人，约 有80％的病例是由于阻止血液流向大脑 的凝血块引起而导致突发性死亡的。最
近，天津市轻工学院研究人员从一种根 霉中分离出了一种溶血栓的物质—— “血栓溶解酶”，对血栓溶解活力很高，
。2020年8月19日星期三上午11时30分20秒11:30:2020.8.19
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T H E E N D 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年8月上午11时30分20.8.1911:30August 19, 2020
16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020年8月19日星期三11时30分20秒11:30:2019 August 2020
而对血细胞无分解作用，即有很强的专
一性，用于治疗因血栓而引起的疾病起 到了很好的实验效果。
怎样把生物体内的酶提取出来，并应用 到社会生活中去呢？
什么是酶工程呢？
酶工程就是将酶所具有的生物催化功能， 借助工程手段应用于社会生活的一门科 学技术。
（一）酶制剂的生产
1．可以采用一定的技术直接从动植物或 微生物的组织、细胞中将酶提取出来。
植物细胞工程中体细胞杂交离不开纤维 素酶和果胶酶；
动物细胞的培养过程中，防止细胞黏连 离不开胰蛋白酶。这些酶都是用酶工程 的方法来生产的。
（三）各分支领域之间的关系
基因工程 发酵工程 细胞工程 酶工程
既相互独立，又有错综复杂的联系。在 生物工程的研究，开发和产业化过程中 要靠彼此合作来实现。随着生物工程的 发展，各分支领域的界限会趋于模糊， 相互交叉渗透，高度结合的趋势会越来 越明显。
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.