酶在工业生产中的应用
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一种酶只能催化一种化学 反应，而在生产实践中， 很多产物都是通过一系列 的酶促反应才能得到的
2. 酶的固定化方法 (1)常用的制备固定化酶的主要方法有吸附法、交联法、 包埋法等(如图所示)。
元贝驾考 http://www.yuanbeijiakao.net 元贝驾考20 16科目一 科目四
金手指考试 http://www.jszksw.net 金手指驾驶员考 试
[思维激活1]
酶与一般无机催化剂的共性是什么？
提示 反应前后质量和性质不改变，不改变化学平衡点。
1． 直接使用酶和固定化酶催化反应的优缺点比较
类型
优点
直接使用酶
催化效率高，低 耗能，低污染等
固定化酶
酶既能与反应物 接触，又能与产 物分离，同时， 固定在载体上的 酶还可以被反复 利用
不足 对环境条件非常敏感，容 易失活；溶液中酶很难回 收，不能被再次利用，反 应后酶会混合在产物中， 可能影响产品质量
(2)各种制备固定化酶方法的比较(如下表)
酶的固 定方法
原理
固定载体
优点
吸附法
离子键作用、 物理吸附
纤维素、琼脂糖等多糖类或 多孔玻璃、离子交换树脂等 载体
酶和多功能试 利用多功能试剂在酶与酶、 工艺简便
交联法 剂之间形成共 酶与载体之间进行交联，从 且条件温
价键
而形成三维的交联网架结构 和，在生
2． 酶的优点 比无机催化剂_催__化__效__率__高__、反应条件_温__和__等优点。
3．酶的生产 (1)微生物发酵生产：大量应__用__的__酶___都是利用微生物发酵 生产。 (2)基因工程菌发酵生产：一些_重__要_的__酶___是通过基因工程 菌发酵生产。
4．固定化酶技术 (1)方法：采用多种办法将酶固定在一定的载__体___上，制备 成_不__溶__于__水__的固体颗粒，称为固定化酶。 (2)固定化酶的优点：避免了_污__染__产物，又可以反__复___使 用，从而有助于实现反应的_连__续__化和自动化。
的影响的曲线图。
提示
工业上常用的酶及应用
应用领域 使用的酶种类
用途
洗涤剂 工业
细菌蛋白酶 淀粉酶
用于污渍的去除 可作为洗碗机的洗涤剂，用于去 除难溶的淀粉残迹等
真菌产生的α淀粉 催化淀粉降解成可被酵母菌利用
烘烤食 酶
的糖类
品工业
蛋白酶
在饼干制作过程中，用于降低面 粉中的蛋白质含量等
麦芽产生的淀粉 将淀粉和蛋白质降解成能被酵母
第2节 酶在工业生产中的应用
举例说明酶在工业生产中的应用。
1．说出酶家族的概况及酶制剂的生产方法。 2．举例说明酶在工业生产中的应用。 3．尝试分析和收集有关酶的专利文献资料。 4．认同解决现实生活中的许多问题离不开科学技术，以
及科学技术是一个不断发展的过程。
酶的家族与酶制剂的生产
1． 酶的种类 (1)根据存在部位分为：胞内酶和胞__外___酶。 (2)根据酶催化的反应和所起的作用分为：氧化还原酶、_ _水_解___酶、裂解酶、连接酶、转移酶和__异__构_酶六大类。
凝胶、角叉菜胶、明胶等
海藻酸钠凝胶包埋法制备固定化细胞的操作简便，条件温
和，对细胞无毒性。通过改变海藻酸钠的浓度可以改变凝
胶的孔径，适合于多种细胞的固定化。用海藻酸钠凝胶制
备的固定化细胞已用于多种酶的发酵生产与研究。
【巩固1】
固定化酶的优点是
( )。
A．有利于增加酶的活性
B．有利于产物的纯化
C．有利于提高反应速率
pH适宜时，反应速率最快。
答案 B
酶在工业生产中的应用
1． 酶相比无机催化剂的优越性
(1)反应能在常__温___、常压和中__性__P_H__条件下进行，可以节省
大量的能源和设备投资。
(2)生产过程中不会造成严__重__的__污__染__，符合环境保护的要
求。
效率高
(3)生产过程简单，_______，产品质量好，生产成本低。
固定方 法
载体
将动物细胞吸附于容器壁、微载体和中空纤
吸附法
维等载体上；将植物细胞吸附在泡沫塑料的 大孔隙或裂缝之中，也可将植物细胞吸附在
中空纤维的外壁上
将细胞包埋在多孔载体的内部，凝胶包埋法
是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于各
包埋法 种微生物、动物和植物细胞的固定化。凝胶
包埋法所使用的载体主要有琼脂、海藻酸钠
D．有利于酶发挥作用
解析 固定化酶制剂的目的是降低生产成本。一是能够顺利
地从发酵产物中把酶分离出来；二是能够使酶反复使用。酶
的固定化，对酶的活性、酶作用的发挥、反应速率的提高，
并没有多少作用。酶的活性、酶作用的发挥与环境条件密切
相关，如温度、pH等。反应速率与底物的浓度、温度、pH等
条件有关系。在底物浓度升高时，反应速率将提高；温度、
酶、蛋白酶、葡 菌使用的单糖、氨基酸和多肽，
聚糖酶 酿酒工业 β葡聚糖酶
从而提高乙醇的产量 改进啤酒的过滤性能
淀粉葡萄糖苷酶
Hale Waihona Puke Baidu
用于生产低糖啤酒
木瓜蛋白酶 去除啤酒储存过程中生成的混浊
乳制品 工业
糖工业
纺织工业 制革工业
胰凝乳酶
乳糖酶 淀粉酶、淀粉葡萄 糖苷酶
葡萄糖异构酶
淀粉酶
胰蛋白酶
在奶酪的制作过程中用 于分解蛋白质 降解乳糖为葡萄糖及各 类糖浆 将淀粉转化为葡萄糖及 各类糖浆 用于将葡萄糖转化为果 糖，生产高果糖浆 广泛地应用于纺织品的 褪浆 用于毛皮中特定蛋白质 的去除或皮革脱毛
将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶 产上应用
包埋法
将酶包埋在能 固化的载体中
等高分子凝胶中，或包裹在 硝酸纤维素等半透性高分子 膜中，前者包埋成格子形，
广泛
后者包埋成微胶囊形
知识拓展 固定化细胞技术 通过各种方法将细胞与一定的载体结合，使细胞仍保持原 有的生物活性，这一过程称为细胞固定化。固定化细胞仍 能进行正常的生长、繁殖和代谢，可以像游离的细胞一样 应用于发酵生产。固定化细胞技术免去了破碎细胞提取酶 等步骤，能充分利用细胞内的酶，因而固定化细胞内的酶 活性基本没有改变。由于保留了细胞内原有的多酶系统， 这样对于催化多步的连续反应优势就更加明显。固定化细 胞的方法也有多种，常用的方法(见下表)：
2．应用
(1)已成功用于食__品___工业，不仅用于食品的直接生产，还
用于改进工艺、简化生产过程、改善产品的品质和风味、
延长储存期、提高产品产量和质量等方面。
(2)在轻__工__业___和化工工业方面有着广泛的应用。
(3)在医药工业方面，可利用酶的催化反应生产_药__物__。
[思维激活2]
试画出pH、T、底物浓度、酶浓度对酶活性
2. 酶的固定化方法 (1)常用的制备固定化酶的主要方法有吸附法、交联法、 包埋法等(如图所示)。
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[思维激活1]
酶与一般无机催化剂的共性是什么？
提示 反应前后质量和性质不改变，不改变化学平衡点。
1． 直接使用酶和固定化酶催化反应的优缺点比较
类型
优点
直接使用酶
催化效率高，低 耗能，低污染等
固定化酶
酶既能与反应物 接触，又能与产 物分离，同时， 固定在载体上的 酶还可以被反复 利用
不足 对环境条件非常敏感，容 易失活；溶液中酶很难回 收，不能被再次利用，反 应后酶会混合在产物中， 可能影响产品质量
(2)各种制备固定化酶方法的比较(如下表)
酶的固 定方法
原理
固定载体
优点
吸附法
离子键作用、 物理吸附
纤维素、琼脂糖等多糖类或 多孔玻璃、离子交换树脂等 载体
酶和多功能试 利用多功能试剂在酶与酶、 工艺简便
交联法 剂之间形成共 酶与载体之间进行交联，从 且条件温
价键
而形成三维的交联网架结构 和，在生
2． 酶的优点 比无机催化剂_催__化__效__率__高__、反应条件_温__和__等优点。
3．酶的生产 (1)微生物发酵生产：大量应__用__的__酶___都是利用微生物发酵 生产。 (2)基因工程菌发酵生产：一些_重__要_的__酶___是通过基因工程 菌发酵生产。
4．固定化酶技术 (1)方法：采用多种办法将酶固定在一定的载__体___上，制备 成_不__溶__于__水__的固体颗粒，称为固定化酶。 (2)固定化酶的优点：避免了_污__染__产物，又可以反__复___使 用，从而有助于实现反应的_连__续__化和自动化。
的影响的曲线图。
提示
工业上常用的酶及应用
应用领域 使用的酶种类
用途
洗涤剂 工业
细菌蛋白酶 淀粉酶
用于污渍的去除 可作为洗碗机的洗涤剂，用于去 除难溶的淀粉残迹等
真菌产生的α淀粉 催化淀粉降解成可被酵母菌利用
烘烤食 酶
的糖类
品工业
蛋白酶
在饼干制作过程中，用于降低面 粉中的蛋白质含量等
麦芽产生的淀粉 将淀粉和蛋白质降解成能被酵母
第2节 酶在工业生产中的应用
举例说明酶在工业生产中的应用。
1．说出酶家族的概况及酶制剂的生产方法。 2．举例说明酶在工业生产中的应用。 3．尝试分析和收集有关酶的专利文献资料。 4．认同解决现实生活中的许多问题离不开科学技术，以
及科学技术是一个不断发展的过程。
酶的家族与酶制剂的生产
1． 酶的种类 (1)根据存在部位分为：胞内酶和胞__外___酶。 (2)根据酶催化的反应和所起的作用分为：氧化还原酶、_ _水_解___酶、裂解酶、连接酶、转移酶和__异__构_酶六大类。
凝胶、角叉菜胶、明胶等
海藻酸钠凝胶包埋法制备固定化细胞的操作简便，条件温
和，对细胞无毒性。通过改变海藻酸钠的浓度可以改变凝
胶的孔径，适合于多种细胞的固定化。用海藻酸钠凝胶制
备的固定化细胞已用于多种酶的发酵生产与研究。
【巩固1】
固定化酶的优点是
( )。
A．有利于增加酶的活性
B．有利于产物的纯化
C．有利于提高反应速率
pH适宜时，反应速率最快。
答案 B
酶在工业生产中的应用
1． 酶相比无机催化剂的优越性
(1)反应能在常__温___、常压和中__性__P_H__条件下进行，可以节省
大量的能源和设备投资。
(2)生产过程中不会造成严__重__的__污__染__，符合环境保护的要
求。
效率高
(3)生产过程简单，_______，产品质量好，生产成本低。
固定方 法
载体
将动物细胞吸附于容器壁、微载体和中空纤
吸附法
维等载体上；将植物细胞吸附在泡沫塑料的 大孔隙或裂缝之中，也可将植物细胞吸附在
中空纤维的外壁上
将细胞包埋在多孔载体的内部，凝胶包埋法
是应用最广泛的细胞固定化方法，适用于各
包埋法 种微生物、动物和植物细胞的固定化。凝胶
包埋法所使用的载体主要有琼脂、海藻酸钠
D．有利于酶发挥作用
解析 固定化酶制剂的目的是降低生产成本。一是能够顺利
地从发酵产物中把酶分离出来；二是能够使酶反复使用。酶
的固定化，对酶的活性、酶作用的发挥、反应速率的提高，
并没有多少作用。酶的活性、酶作用的发挥与环境条件密切
相关，如温度、pH等。反应速率与底物的浓度、温度、pH等
条件有关系。在底物浓度升高时，反应速率将提高；温度、
酶、蛋白酶、葡 菌使用的单糖、氨基酸和多肽，
聚糖酶 酿酒工业 β葡聚糖酶
从而提高乙醇的产量 改进啤酒的过滤性能
淀粉葡萄糖苷酶
Hale Waihona Puke Baidu
用于生产低糖啤酒
木瓜蛋白酶 去除啤酒储存过程中生成的混浊
乳制品 工业
糖工业
纺织工业 制革工业
胰凝乳酶
乳糖酶 淀粉酶、淀粉葡萄 糖苷酶
葡萄糖异构酶
淀粉酶
胰蛋白酶
在奶酪的制作过程中用 于分解蛋白质 降解乳糖为葡萄糖及各 类糖浆 将淀粉转化为葡萄糖及 各类糖浆 用于将葡萄糖转化为果 糖，生产高果糖浆 广泛地应用于纺织品的 褪浆 用于毛皮中特定蛋白质 的去除或皮革脱毛
将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶 产上应用
包埋法
将酶包埋在能 固化的载体中
等高分子凝胶中，或包裹在 硝酸纤维素等半透性高分子 膜中，前者包埋成格子形，
广泛
后者包埋成微胶囊形
知识拓展 固定化细胞技术 通过各种方法将细胞与一定的载体结合，使细胞仍保持原 有的生物活性，这一过程称为细胞固定化。固定化细胞仍 能进行正常的生长、繁殖和代谢，可以像游离的细胞一样 应用于发酵生产。固定化细胞技术免去了破碎细胞提取酶 等步骤，能充分利用细胞内的酶，因而固定化细胞内的酶 活性基本没有改变。由于保留了细胞内原有的多酶系统， 这样对于催化多步的连续反应优势就更加明显。固定化细 胞的方法也有多种，常用的方法(见下表)：
2．应用
(1)已成功用于食__品___工业，不仅用于食品的直接生产，还
用于改进工艺、简化生产过程、改善产品的品质和风味、
延长储存期、提高产品产量和质量等方面。
(2)在轻__工__业___和化工工业方面有着广泛的应用。
(3)在医药工业方面，可利用酶的催化反应生产_药__物__。
[思维激活2]
试画出pH、T、底物浓度、酶浓度对酶活性