酶工程及其运用剖析
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年诺贝尔奖) 1970 美国的Smith发现限制性内切酶(1979年诺贝
尔奖) 1969 日本固定化氨基酰化酶，第一次将固定化酶
成功地应用于工业生产。 酶工程诞生 1986 美国发现核酶，获得诺贝尔奖
13
酶的具体应用表现
纤维素的水解：果汁生产、香料生产、脱水蔬 菜生产、豆类制品加工、速溶茶生产、酒精、 单细胞蛋白生产、酱油生产、制酒工业、纤维 废渣转化等。
16
国内外酶制剂工业概况
就世界范围而言，酶制剂总产量最大的是蛋 白酶类，主要用于洗涤剂、制革和乳品工业
其次为淀粉酶类，主要用于食品酿造、淀粉 加工、造纸、纺织等工业
其它酶类则包括药用酶、试剂酶、工具酶等
17
国内外酶制剂工业概况
BCC最新研究报告显示：2011年全球 工业酶制剂的市场价值为39亿美元，并以 9.1%的复合年增长率增长，2016年将增加 到约61亿美元。其中，生物酶将以8.2%的 复合年增长率增长；食品和饮料活性酶将 以10.4%的年均复合增长率增长。
2
蛋白质工程在酶中的应用
(1) 改变酶的催化活性 (2) 改变酶的底物专一性 (3) 提高酶的稳定性 (4) 改变酶的反应特性 (5) 产生新酶
3
酶工程与食品产业
1 酶工程概述 2 酶的生产与分离纯化 3 酶的化学修饰 4 酶的固定化 5 酶反应器与酶传感器 6 酶在食品工业中的应用
4
1 酶工程概述
啤酒澄清：固定化木瓜蛋白酶 食品保鲜：葡萄糖氧化酶(催化葡萄糖生成葡
萄糖酸内酯)
15
国内外酶制剂工业概况
近年来，随着酶工程研究的发展，酶 产业的发展也非常迅速，成为21世纪大有 发展前途的新兴产业之一。据报道，全球 已发现的酶有3000多种，目前工业上生产 的酶有60多种，真正达到工业规模的只有 20多种，剂型和品种有600多个。
21
我国的酶制剂工业概况
我国酶制剂的产品结构 我国酶制剂生产的特点 我国酶制剂产业存在的问题
22
我国酶制剂的产品结构
目前我国酶制剂的主要产品是淀粉酶
(其中大部分是糖化酶)，其次是蛋白酶， 其它酶的产量甚微。
酶名称
占酶总产量的百分率
糖化酶
71.4％
蛋白酶
14.3％
α-淀粉酶
13.4％
8
1 酶工程概述
因此，酶工程的重点在于对已存在 酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重 点在于对已存在的蛋白质分子的改造。 当然，随着蛋白质工程的发展，其成果 也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋 白质工程的一部分。
9
酶工程的概念
酶工程(Enzyme Engineering)：指从应用 目的出发研究酶，在一定的生物反应装置 中利用酶的催化性质，将相应原料转化成 有用的物质。它是酶学和工程学相互渗透 结合形成的一门新的技术科学，是酶学、 微生物学的基本原理与化学工程有机结合 而产生的边缘科学。
酶工程与食品产业
1
蛋白质工程的崛起
1、基因工程的不足 (1)基因工程的实质：将一种生物的 基因 转移到另一
种生物体内，使后者产生本不能产生的 蛋白质 ， 进而表现出新的 性状 。 (2)基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在 的 蛋白质 。 2、天然蛋白质的不足 天然蛋白质是生物在长期 进化 过程中形成的，它 们的 结构和功能 符合特定物种 生存 的需要，却不 一定完全符合人类生产和生活的需要。
酶的定义： 酶是指具有生物催化功能的生物大分
子，按照其化学组成，可以分为蛋白类酶 (P酶)和核酸类酶(R酶)两大类。蛋白酶主 要是由蛋白质组成，核酸类酶主要由核酸 (RNA)组成。
5
1 酶工程概述
酶的特性： 酶催化作用的专一性强 酶催化作用的效率高 酶催化作用的条件温和
6
1 酶工程概述
18
国际市场酶制剂销售额比例
19
国内酶制剂销售额比例
洗涤剂用酶 淀粉、酒精用酶 其它
20
wk.baidu.com
我国的酶制剂工业概况
我国的酶制剂工业是在解放后逐渐发展起来的。 早期是用动植物组织提取胃蛋白酶、胰酶和麦芽 淀粉酶等，规模小，产量亦少。
六十年代中期，我国开始研制第一个微生物酶制 剂——BF-7658淀粉酶。1965年轻工部在无锡投资 兴建了全国第一家酶制剂厂——无锡酶制剂厂(现 名是星达生物工程有限公司)，标志着我国酶制剂 工业的起步。
25
思考：绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与 蛋白质工程有什么区别？
通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没 有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由 酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。 因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利 用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白 质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展， 其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白 质工程的一部分。
其它
1％
23
我国酶制剂生产的特点
部分酶制剂品种和质量接近国际先进水平 生产企业逐步向规模化和现代化发展 产品价格具竞争力 行业管理确保企业健康发展 酶制剂的应用促进了食品工业的发展
24
我国酶制剂产业存在的问题
技术研究与开发滞后 行业和企业规模小而分散，市场调控能力弱 应用结构、产品结构不合理，技术含量低 应用的深度和广度不够 产品品级低
酶工程就是指借助工程学的手段，将酶 所具有的生物催化作用，应用于生产、生活、 医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。
概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和 应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中 于食品工业、轻工业以及医药工业中。
7
1 酶工程概述
通常所说的酶工程指用工程菌生产 酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计 酶的分子结构，然后由酶的分子结构来 确定相应基因的碱基序列等步骤。
10
酶工程的研究内容
1、化学酶工程
自然酶的开发 酶的化学修饰 酶的固定化 人工合成酶的研究
11
酶工程的研究内容
2、生物酶工程
酶基因的克隆表达(克隆酶) 酶的遗传修饰(突变酶) 酶的遗传设计(新酶)
12
酶学研究简史
1878 德国的Kuhne定义Enzyme原意为在酵母中 1926 美国的Sumner从刀豆中得到脲酶结晶(1947
淀粉糖类的生产：淀粉酶、葡萄糖淀粉酶生产 β-葡萄糖、果葡糖浆(淀粉液化—糖化—异构 化)生产、麦芽糖生产。
14
酶的具体应用表现
低聚糖的生产：低聚果糖(果糖转移酶)、大 豆低聚糖的生产、异麦芽寡糖(α-葡萄糖苷酶)
干酪生产：凝乳酶酶法 牛乳(酪蛋白)的凝 结(副酪蛋白钙)→沥干乳清→干酪成熟
尔奖) 1969 日本固定化氨基酰化酶，第一次将固定化酶
成功地应用于工业生产。 酶工程诞生 1986 美国发现核酶，获得诺贝尔奖
13
酶的具体应用表现
纤维素的水解：果汁生产、香料生产、脱水蔬 菜生产、豆类制品加工、速溶茶生产、酒精、 单细胞蛋白生产、酱油生产、制酒工业、纤维 废渣转化等。
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国内外酶制剂工业概况
就世界范围而言，酶制剂总产量最大的是蛋 白酶类，主要用于洗涤剂、制革和乳品工业
其次为淀粉酶类，主要用于食品酿造、淀粉 加工、造纸、纺织等工业
其它酶类则包括药用酶、试剂酶、工具酶等
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国内外酶制剂工业概况
BCC最新研究报告显示：2011年全球 工业酶制剂的市场价值为39亿美元，并以 9.1%的复合年增长率增长，2016年将增加 到约61亿美元。其中，生物酶将以8.2%的 复合年增长率增长；食品和饮料活性酶将 以10.4%的年均复合增长率增长。
2
蛋白质工程在酶中的应用
(1) 改变酶的催化活性 (2) 改变酶的底物专一性 (3) 提高酶的稳定性 (4) 改变酶的反应特性 (5) 产生新酶
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酶工程与食品产业
1 酶工程概述 2 酶的生产与分离纯化 3 酶的化学修饰 4 酶的固定化 5 酶反应器与酶传感器 6 酶在食品工业中的应用
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1 酶工程概述
啤酒澄清：固定化木瓜蛋白酶 食品保鲜：葡萄糖氧化酶(催化葡萄糖生成葡
萄糖酸内酯)
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国内外酶制剂工业概况
近年来，随着酶工程研究的发展，酶 产业的发展也非常迅速，成为21世纪大有 发展前途的新兴产业之一。据报道，全球 已发现的酶有3000多种，目前工业上生产 的酶有60多种，真正达到工业规模的只有 20多种，剂型和品种有600多个。
21
我国的酶制剂工业概况
我国酶制剂的产品结构 我国酶制剂生产的特点 我国酶制剂产业存在的问题
22
我国酶制剂的产品结构
目前我国酶制剂的主要产品是淀粉酶
(其中大部分是糖化酶)，其次是蛋白酶， 其它酶的产量甚微。
酶名称
占酶总产量的百分率
糖化酶
71.4％
蛋白酶
14.3％
α-淀粉酶
13.4％
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1 酶工程概述
因此，酶工程的重点在于对已存在 酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重 点在于对已存在的蛋白质分子的改造。 当然，随着蛋白质工程的发展，其成果 也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋 白质工程的一部分。
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酶工程的概念
酶工程(Enzyme Engineering)：指从应用 目的出发研究酶，在一定的生物反应装置 中利用酶的催化性质，将相应原料转化成 有用的物质。它是酶学和工程学相互渗透 结合形成的一门新的技术科学，是酶学、 微生物学的基本原理与化学工程有机结合 而产生的边缘科学。
酶工程与食品产业
1
蛋白质工程的崛起
1、基因工程的不足 (1)基因工程的实质：将一种生物的 基因 转移到另一
种生物体内，使后者产生本不能产生的 蛋白质 ， 进而表现出新的 性状 。 (2)基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在 的 蛋白质 。 2、天然蛋白质的不足 天然蛋白质是生物在长期 进化 过程中形成的，它 们的 结构和功能 符合特定物种 生存 的需要，却不 一定完全符合人类生产和生活的需要。
酶的定义： 酶是指具有生物催化功能的生物大分
子，按照其化学组成，可以分为蛋白类酶 (P酶)和核酸类酶(R酶)两大类。蛋白酶主 要是由蛋白质组成，核酸类酶主要由核酸 (RNA)组成。
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1 酶工程概述
酶的特性： 酶催化作用的专一性强 酶催化作用的效率高 酶催化作用的条件温和
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1 酶工程概述
18
国际市场酶制剂销售额比例
19
国内酶制剂销售额比例
洗涤剂用酶 淀粉、酒精用酶 其它
20
wk.baidu.com
我国的酶制剂工业概况
我国的酶制剂工业是在解放后逐渐发展起来的。 早期是用动植物组织提取胃蛋白酶、胰酶和麦芽 淀粉酶等，规模小，产量亦少。
六十年代中期，我国开始研制第一个微生物酶制 剂——BF-7658淀粉酶。1965年轻工部在无锡投资 兴建了全国第一家酶制剂厂——无锡酶制剂厂(现 名是星达生物工程有限公司)，标志着我国酶制剂 工业的起步。
25
思考：绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与 蛋白质工程有什么区别？
通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没 有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由 酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。 因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利 用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白 质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展， 其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白 质工程的一部分。
其它
1％
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我国酶制剂生产的特点
部分酶制剂品种和质量接近国际先进水平 生产企业逐步向规模化和现代化发展 产品价格具竞争力 行业管理确保企业健康发展 酶制剂的应用促进了食品工业的发展
24
我国酶制剂产业存在的问题
技术研究与开发滞后 行业和企业规模小而分散，市场调控能力弱 应用结构、产品结构不合理，技术含量低 应用的深度和广度不够 产品品级低
酶工程就是指借助工程学的手段，将酶 所具有的生物催化作用，应用于生产、生活、 医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。
概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和 应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中 于食品工业、轻工业以及医药工业中。
7
1 酶工程概述
通常所说的酶工程指用工程菌生产 酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计 酶的分子结构，然后由酶的分子结构来 确定相应基因的碱基序列等步骤。
10
酶工程的研究内容
1、化学酶工程
自然酶的开发 酶的化学修饰 酶的固定化 人工合成酶的研究
11
酶工程的研究内容
2、生物酶工程
酶基因的克隆表达(克隆酶) 酶的遗传修饰(突变酶) 酶的遗传设计(新酶)
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酶学研究简史
1878 德国的Kuhne定义Enzyme原意为在酵母中 1926 美国的Sumner从刀豆中得到脲酶结晶(1947
淀粉糖类的生产：淀粉酶、葡萄糖淀粉酶生产 β-葡萄糖、果葡糖浆(淀粉液化—糖化—异构 化)生产、麦芽糖生产。
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酶的具体应用表现
低聚糖的生产：低聚果糖(果糖转移酶)、大 豆低聚糖的生产、异麦芽寡糖(α-葡萄糖苷酶)
干酪生产：凝乳酶酶法 牛乳(酪蛋白)的凝 结(副酪蛋白钙)→沥干乳清→干酪成熟