酶工程
酶工程的应用
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
酶的固定化技术
研究新型的酶固定化技术，提高酶的稳定性和可重复使用性，降低生产成本。
酶工程与其他生物技术的结合应用
酶工程与代谢工程
将酶工程与代谢工程技术相结合，优化微生物细胞工厂的生产过程，提高目标产物的产量和效率。
酶工程与合成生物学
利用合成生物学技术构建人工酶系统，实现新酶类的设计和合成，拓展酶的应用领域。
04 酶工程的未来展望
新酶的发现与开发
发现新酶
通过基因组学和蛋白质组学技术，发现新的酶类，探索其在不同生物体内的功能 和应用潜力。
酶的定向进化
利用进化工程和基因工程技术，对已知酶进行定向进化，提高其催化效率和特异 性，以满足工业生产的需求。
酶的生产与应用技术的改进
高效表达系统
开发高效表达酶的微生物或细胞培养系统，提高酶的生产效率和产量。
基因治疗
酶工程在基因治疗中发挥 关键作用，如用于基因编 辑的酶。
农业领域
生物农药
利用酶工程生产具有生物 活性的酶，可以开发出新 型生物农药，减少化学农 药的使用。
转基因作物
通过酶工程手段改良作物 的遗传性状，提高作物的 抗逆性、产量和品质。
有机肥料
利用酶工程促进有机物料 的分解，提高肥料的利用 率和土壤的可持续性。
酶工程的发展历程
酶的发现与分离提取
酶的固定化技术
自1833年以来，人们开始从动植物组织中 分离提取酶，开启了酶工程的历史。
1960年代，人们开始研究酶的固定化技术 ，使酶能够重复使用，大大提高了酶的工 业化应用价值。
酶的分子改造
酶工程的应用拓展
随着基因工程的不断发展，人们开始对酶 进行分子改造，以改变酶的催化性质和适 应特定反应条件。
酶工程
名词解释1. 酶工程:又叫酶技术,是酶制剂的大规模生产和应用的技术。
2.自杀性底物:底物经过酶的催化后其潜在的反应基团暴露,再作用于酶而成为酶的不可逆抑制剂,这种底物叫自杀性底物??3.别构酶;调节物与酶分子的调节中心结合后,引起酶分子的构象发生变化,从而改变催化中心对底物的亲和力,这种影响被称为别构效应,具有别构效应的酶叫别构酶4.诱导酶:有些酶在通常的情况下不合成或很少合成,当加入诱导物后就会大量合成,这样的酶叫诱导酶5.Mol 催化活性:表示在单位时间内,酶分子中每个活性中心转换的分子数目6. 离子交换层析9比活力11葡萄糖效应13产酶动力学15双向凝胶电泳20固定化细胞21酶化学修饰1．酶的转换数：酶的转换数Kp。
又称为摩尔催化活性，是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。
2．酶的催化周期：酶进行一次催化所用的时间。
3．固定化酶的比活力：指每克干固定化酶所具有的6活力单位数，它是酶制剂纯度的一个指标。
4．抗体酶：又称催化行抗体。
是一类具有生物催化功能的抗体分子。
抗体是由抗原诱导产生的抗原特异结构免疫球蛋白，要使机体具有生物催化功能，只要在抗体的可变区赋予酶的催化特性，以及酶的高效催化能力。
是通过人工设计采用现代生物技术而获得的一类新的生物催化剂，有些是自然界原本不存在的。
5．端粒酶：是一种核酸核蛋白，包含蛋白质和RNA两种基本成分。
其RNA组分包含有构建端粒的重复序列的核苷酸摸板序列，在合成端粒的过程中，端粒酶以其本身的RNA组分为摸板把端粒的重复序列加到染色体DNA的末端上，使端粒延长。
6．核酶：核酸类酶。
为一类具有生物催化功能的核糖核酸分子。
它可以催化本身RNA剪切或剪接作用，还可以催化其他RNA，DNA多糖，酯类等分子进行反应。
7．KS分段盐析：指在一定温度和PH值条件下，通过改变离子强度使不同的酶和蛋白质分离的方法。
8．B分段盐析：指在盐和离子强度条件下，通过改变温度和PH使不同的酶或蛋白质分离的方法。
酶工程
名解：酶工程：又叫酶技术，是酶制剂的大规模生产和应用的技术。
也是酶的生产、改性与应用的技术过程。
自杀性底物：底物经过酶的催化后其潜在的反应基团暴露，再作用于酶而成为酶的不可逆抑制剂，这种底物叫自杀性底物。
别构酶：调节物与酶分子的调节中心结合后，引起酶分子的构象发生变化，从而改变催化中心对底物的亲和力，这种影响被称为别构效应，具有别构效应的酶叫别构酶诱导酶：有些酶在通常的情况下不合成或很少合成，当加入诱导物后就会大量合成，这样的酶叫诱导酶修饰酶：在体外用一定的化学方法将酶和一些试剂进行共价连接后而形成的酶模拟酶：利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子叫模拟酶。
抗体酶：是一种具有催化作用的免疫球蛋白，属于化学人工酶Mol催化活性：表示在单位时间内，酶分子中每个活性中心转换的分子数目离子交换层析：利用离子交换剂作为载体这些载体在一定条件下带有一定的电荷，当带相反电荷的分子通过时，由于静电引力就会被载体吸附，这种分离方法叫离子交换层析。
固定化酶：通过物理的或化学的方法，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚于一定的空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶发挥催化作用的酶酶反应器：是利用生物化学原理使酶完成催化作用的装置，他为酶促反应提供合适的场所和最佳的反应条件，使底物最大限度的转化为物。
底物抑制：在酶促反应中，高底物浓度使反应速度降低的现象。
稳定pH：酶在一定的pH范围之内是稳定的，超过这个限度易变性失活，这样的pH范围为此酶的稳定pH产酶动力学：主要研究细胞产酶速率及各种因素对产酶速率的影响，包括宏观产酶动力学和微观产酶动力学。
凝胶过滤：又叫分子排阻层析，分子筛层析，在层析柱中填充分子筛，加入待纯化样品再用适当缓冲液淋洗，样品中的分子经过一定距离的层析柱后，按分子大小先后顺序流出的，彼此分开的层析方法。
非水酶学：通常酶发挥催化作用都是在水相中进行的，研究酶在有机相中的催化机理的学科即为非水酶学液体发酵法：以液体培养基为原料进行微生物的繁殖和产酶的方法，根据通风方法不同又分为液体表层发酵法和液体深层发酵法。
酶工程
第一章绪论酶工程：酶的生产、改性和应用的技术过程。
酶的生产(enzyme production):通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程，主要包括微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等。
酶的改性(enzyme improving ):通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程，主要包括酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化和酶定向进化等。
酶的应用(enzyme application):通过酶的催化作用获得人们所需的物质或者除去不良物质的技术过程，主要包括酶反应器的选择与设计以及酶在各个领域的应用等。
酶工程的主要内容包括微生物细胞发酵产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶、细胞和原生质体固定化，酶的非水相催化，酶反应器和酶的应用等。
酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需的酶；并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。
酶是一类具有催化功能的生物大分子，亦称生物催化剂。
酶的分类：1、氧化还原酶（oxidoreductase）2、转移酶（transferase）3、水解酶（hydrolase）4、裂解酶（或裂合酶lyase）5、异构酶（isomerase）6、合成酶（synthease）或连接酶（ligase）酶的催化特性：高效性、高度专一性、反应条件温和且活力可调节影响酶催化反应速率的因素：底物浓度的影响，酶浓度的影响，pH、温度的影响，抑制剂的影响，激活剂的影响米氏方程式：[S]：底物浓度V：不同[S]时的反应速度V max：最大反应速度(maximum velocity)Ｋm：米氏常数(Michaelis constant)米氏常数Km的意义：☐重要特征物理常数，与酶浓度无关。
不同的酶具有不同K m值☐物理意义：Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。
☐Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。
☐K m值近似等于[ES]的解离常数，可表示酶与底物之间的亲和力：K m值大表示亲和程度小，酶的催化活性低; K m值小表示亲和程度大,酶的催化活性高☐从k m可判断酶的专一性和天然底物。
酶工程
用于加工和生 产一些产品
用于化验诊断和 水质临界测试
用于生物工程 其他分支领域
酶制剂的生产
酶制剂的利用
生物工程各分支领域之间的关系
上游处理技术：基因工程和细胞工程 下游处理技术：发酵工程和酶工程
酶制剂的生产过程
动植物组织细胞 酶的提取分离、纯化
微生物发酵产物
直接利用 酶制剂
固定化酶
谢谢
酶制剂的应用
1、酶制剂可用于治疗疾病。 例如： 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、酶制剂可用于食品加工。
例如： 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。
酶制剂的应用
3、酶制剂用于生产一些药品。 例如：青霉素酰化酶可用于生产氨苄青霉素 4、酶制剂可用于化验诊断 举例：尿糖试纸检验糖尿病
酶工程拓展
享学课堂
目录
1 2 3
ห้องสมุดไป่ตู้
酶的概念 酶工程
酶抑制剂
一、酶的概念
酶的概念
酶(Enzyme)是活细胞产生的一类具有 生物催化作用的有机物。
二、酶工程
酶工程
概念： 是指将酶所具有的生物催化功能， 借助工程学的手段，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。 包括： 酶制剂的生产 酶制剂的应用
三、酶抑制剂
酶制剂的生产
包括： 酶的生产 提取 分离纯化
液体
固体
制成酶制剂
酶制剂的生产
包括： 酶的生产 提取 分离纯化
液体
固体
制成酶制剂
酶制剂： 分离纯化的酶加入适量的稳定剂、填充剂。 稳定剂： 为了保证在提取过程中不使酶被破坏而加 入的具有保持酶活性的物质。 填充剂： 那些能够改变酶的原有状态，若使浓度增 加，但不改变酶的性质所添加的一些物质。
酶工程
酶工程：又称酶工艺，是围绕酶所特有的催化性能使其在工业、农业医疗保健事业及其其它各方面发挥作用的应用技术，主要为酶制剂的生产和应用。
酶工程的主要内容：1酶的发酵和产2酶的分离纯化3酶和细胞的固定化4酶的分子修饰5酶的发应动力学和反应器6酶电板/酶传感器7酶的应用8有机介质中的酶反应9抗体酶，人工酶和模拟酶使用微生物进行酶生产时，利用微生物的优点：1微生物的种类多，酶种丰富，菌株易诱变2微生物生长繁殖快，易提取酶3培养基价格便宜，微生物培养不受季节，地理限制4发酵生产易自动控制5易获得工程菌，提高酶产率，开发新酶培养基营养成分：碳源，氮源，无机盐，微量元素，生长因子，产酶促进剂发酵条件对产酶的影响因素：温度，PH，通气量，搅拌，泡沫，湿度提高酶产量的方法：1选育优良的产酶细胞株系2添加诱导物3控制阻遏物浓度4添加表面活性剂5添加产酶促进剂提高植物细胞产物产量的途径：1选择高产出的细胞株2代谢途径的调节3控制细胞生长和分化程度4诱导物或加入前体5两相培养及次生产物的释放6毛状根（发根）培养技术酶发酵动力学：研究在发酵过程中细胞生长速度，产物生成以及环境因子对这些速度的影响。
酶的分离纯化:包括三个基本环节：一是抽提，即把酶从材料转入溶剂中来制成酶溶液；二是纯化，即把杂质从酶溶液中除掉或从酶溶液中把酶分离出来；三是制剂，即将酶制成各种剂型。
三个基本原则：1、注意防止酶的变性失活：（1）除少数情况外，所有操作必须在低温下进行，特别是有机溶剂存在时更要特别小心；（2）大多数酶在PH<4或PH>10的条件下不稳定,故不能过酸过碱（3）酶溶液常易形成泡沫而使酶变性,故应防止泡沫的形成（4）重金属能引起酶失活,有机溶剂能使酶变性,微生物污染,蛋白质使酶变性,都必须予以防止2、酶的分离纯化的目的是将酶以外的所有杂质尽可能除去，因此，在不破坏所需酶的条件下，可使用各种“激烈”手段。
此外，由于酶和它的底物，抑制剂等具有亲和性，当这些物质存在时，酶的理化性质和稳定性发生了一定变化，从而提供了更多条件和方法可供采用3、酶具有催化活性，检测酶活性，跟踪酶的来龙去脉，为选择适当的方法和条件提供了直接依据。
酶工程
酶电极具有测试Biblioteka 一、灵敏、快速、简便、准确的优点，并且稳定性较好，可以使用几十次到几百次
酶在有机介质中的催化特性: 底物专一性、对映体选择性、区域选择性、键选择性、热稳定性、PH特性
有机介质中酶催化反应的条件及其控制
酶的固定方法主要有五种：吸附法、包埋法、结合法、交联法。
各自概念和特点
1吸附法：利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上，而使酶固定化的方法称为物理吸附法，简称吸附法。
物理吸附法制成的固定化酶，酶活力损失少，但酶易脱落，很少实用价值。
2包埋法：将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中，使酶固定化的方法称为包埋法。
1.酶在有机介质中可以催化多种反应，主要包括合成反应、转移反应、醇解反应、氨解反应、异构反应、氧化还原反应、裂合反应等。
酶在有机介质中的各种催化反应受到各种因素的影响，主要有酶的种类和浓度、底物的种类和浓度、有机溶剂的种类、水含量、温度、PH和离子强度等。必须控制好各种条件并根据情况变化加以必要的调节控制。
氨基酸置换修饰的作用
1. 通过修饰可以提高酶活力2通过修饰可以增强酶的稳定性3通过修饰可以使酶的专一性发生改变
酶分子的物理修饰：通过各种物理方法使酶分子的空间构象发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的方法称为酶分子的物理修饰。
固定化酶与一般的水解酶相比具有的优点：
1极易将固定化酶和底物、产物分开；2产物中没有酶的残留，简化了工业设备；3可以反复使用；4可以提高酶的稳定性；5酶反应过程可以加以严格控制；6可以增加产物的收得率，提高产物质量；7酶使用效率提高，成本降低。
酶工程
(4)便于提高酶制品获得率 由于微生物具有较强 ) 的适应性和应变能力,可以通过适应, 的适应性和应变能力,可以通过适应,诱变等方 法培育出高产量的菌种.另外,结合基因工程, 法培育出高产量的菌种.另外,结合基因工程, 细胞融合等现代化的生物技术手段, 细胞融合等现代化的生物技术手段,可以完全按 照人类的需要使微生物产生出目的酶. 照人类的需要使微生物产生出目的酶. 正是由于微生物发酵生产具有这些独特的优点, 正是由于微生物发酵生产具有这些独特的优点, 因此目前工业上得到的酶, 因此目前工业上得到的酶,绝大多数来自于微生 如淀粉酶类的α一淀粉酶 一淀粉酶, 一淀粉酶 一淀粉酶, 物,如淀粉酶类的 一淀粉酶,β一淀粉酶,葡萄 糖淀粉酶以及异淀粉酶等都是从微生物中生产的. 糖淀粉酶以及异淀粉酶等都是从微生物中生产的.
由米氏方程可知,当反应速度等于最大反应速度一 由米氏方程可知, 半时, 半时,即V = 1/2 Vmax, Km = [S] 上式表示,米氏常数是反应速度为最大值的一半时的 上式表示,米氏常数是反应速度为最大值的一半时的 底物浓度. 底物浓度. 因此,米氏常数的单位为mol/L 因此,米氏常数的单位为mol/L. mol/L. 不同的酶具有不同Km 不同的酶具有不同Km值,它是酶的一个重要的特征 Km值 物理常数. 物理常数. Km值只是在固定的底物 一定的温度和pH条件下, 值只是在固定的底物, pH条件下 Km值只是在固定的底物,一定的温度和pH条件下, 一定的缓冲体系中测定的, 一定的缓冲体系中测定的,不同条件下具有不同的 Km值 Km值. Km值表示酶与底物之间的亲和程度:Km值大表示亲 值表示酶与底物之间的亲和程度 Km值表示酶与底物之间的亲和程度:Km值大表示亲 和程度小,酶的催化活性低; Km值小表示亲和程度 和程度小,酶的催化活性低; Km值小表示亲和程度 酶的催化活性高. 大,酶的催化活性高.
酶工程
细胞呼吸强度Qo2：是指单位细胞量在单位时间内的耗氧量。
细胞浓度Cc:指的是单位体积培养液中细胞的量。 Ko2=Qo2?Cc
溶氧速率Kd：是指单位体积的发酵液在单位时间内溶解氧的量。调节溶解氧的方法：1、调节通气量 2、调节氧的分压 3、调节气液接触时间 4、调节气液接触面积 5、改变培养基的性质
12、简述影响酶提取的主要因素？答：影响酶提取的主要因素：酶在所使用的溶剂中的溶解度以及酶向溶剂相中扩散的速度。①温度：对酶的提取效果有明显影响。适当提高温度，可提高酶的溶解度，也可增大酶分子的扩散速度，但温度过高，易引起变性失活。0-10℃。②pH：溶液的pH值对酶的溶解度和稳定性有显著影响，为提高酶的溶解度,提取时pH值应避开酶的等电点。③体积：增加提取液用量可提高酶的提取率。提取液的总量一般为原料体积的3-5倍。在酶的提取过程中，含酶原料的颗粒体积越小，则扩散面积越大，有利于提高扩散速度。适当的搅拌，可以使提取液中的酶分子迅速离开原料颗粒表面，从而增大两相界面浓度差，有利于提高扩散速率。适当延长提取时间，可以使更多的酶溶解出来，直至达到平衡。在提取过程中，为了提高酶的稳定性，免致在引起酶的变性失活，可适当加入某些保护剂。
名词解释
酶：具有生物催化功能的生物大分子。
酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。
酶活力：指在一定条件下，酶所催化的反应初速度。
酶比活：指在特定条件下，单位质量蛋白质或RNA所拥有的没活力单位数。常用来表示酶的纯度。
酶的生产：是指通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程，主要包括微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等。酶的生产方法：提取分离法、生物合成法、化学合成法。
第八章酶工程
按现代观点，酶工程主要包括以下内容 ① 酶的大量生产和分离纯化及它们在细胞外的应用 ② 新颖酶的发现、研究和应用 ③ 酶的固定化技术和固定化酶反应器 ④ 基因工程技术应用于酶制剂的生产与遗传修饰酶的研究 ⑤ 酶分子改造与化学修饰以及酶结构与功能之间关系的研究 ⑥ 有机介质中酶的反应 ⑦ 酶的抑制剂、激活剂的开发及应用研究 ⑧ 抗体酶、核酸酶的研究 ⑨ 模拟酶、合成酶以及酶分子的人工设计、合成的研究
第八章-酶工程
2023/12/28
第八章酶工程
酶工程
一． 概述 二． 酶的命名和分类 三． 酶的化学本质、来源和生产 四． 酶催化反应机理及反应动力学 五． 酶的固定化和固定化酶反应器 六． 酶工程的应用 七． 酶工程的研究进展
第八章酶工程
一 酶和酶工程的概述
（一）、 酶的概念 （二）、 对酶的认识和研究历程 （三）、 酶工程的概念
通过适应、诱导、诱变以及基因工程等方法 培育出新的高产酶的菌株。
第八章酶工程
微生物细胞产生的酶分类 结构酶：在细胞的生长过程中出于其自身需要而表达， 诱导酶：加入相应的诱导剂后才会表达，诱导剂一般是
该酶所催化反应的底物或产物。 一般而言，野生型微生物需要经过遗传改造后，才能变
为高产酶的菌株。其方法包括 ① 物理诱变育种 ② 化学诱变育种 ③ 基因工程构建
第八章酶工程
3）发酵条件控制 营养条件 环境条件，注意溶氧浓度、温度、pH值 特别注意剪气力对蛋白质的影响，因为在高剪
切力下，蛋白质容易失活。 注意发酵的泡沫，因为蛋白质是表面活性剂，
大量的蛋白质积累在发酵液中使得在鼓泡条 件下很容易形成泡沫，影响发酵正常操作。 因此应该考虑除泡装置，并添加消泡剂。
第八章酶工程
酶工程
一. 何谓酶工程，试述其主要内容和任务。
酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。
酶工程的主要内容包括：微生物细胞发酵产酶，动植物细胞培养产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶、细胞、原生质体固定化，酶非水相催化，酶定向进化，酶反应器和酶的应用。
酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人工操作获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶的催化特性得以改进，充分发挥其催化功能。
二. 蛋白类酶和核酸类酶的分类和命名有何异同？按照分子中起催化作用的主要组分的不同，酶可以分为蛋白类酶和核酸类酶两大类别。
它们的分类和命名总原则是相同的，都是根据酶作用的底物和催化反应的类型进行分类和命名。
两者分类与命名的显著区别是蛋白类酶只能催化其他分子进行反应，而核酸类酶既可以催化酶分子本身也可以催化其他分子进行反应。
三. 蛋白类酶的分类原则如下：1.按照酶催化作用的类型，将蛋白类酶分为六大类：第一大类，氧化还原酶；第二大类，转移酶；第三大类，水解酶；第四大类，裂合酶；第五大类，异构酶；第六大类，合成酶；2.每个大类中，按照酶作用的底物、化学键或基团的不同，分为若干亚类；3.每一亚类中再分为若干小类；4.每一小类中包含若干个具体的酶。
四. 核酸类酶采用以下分类原则：1.根据酶作用的底物是其本身RNA分子还是其他分子，将核酸类酶分为分子内催化R酶（自我剪切酶、自我剪接酶）和分子间R酶（RNA剪切酶、DNA剪切酶、多肽剪切酶、多糖剪切酶、氨基酸酯剪切酶、多功能酶）两大类；2.在每个大类中，根据酶的催化类型不同，将R酶分为若干亚类。
五. 酶活力单位：在特定条件下，每1min催化1μmol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位，单位为UI。
六. 酶活力的测定方法：1.根据酶催化的专一性，选择适宜的底物，并配制一定浓度的底物溶液；2.根据酶的动力学性质，确定酶催化反应的温度、pH、底物浓度、激活剂浓度等反应条件；3.在一定条件下，将一定量的酶液和底物溶液混合均匀，适时记下反应开始的时间；4.反应到一定的时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，测定产物的生成量或底物的减少量七. 酶的生物合成有生长偶联型、中期合成型、延续合成型和非生长偶联型4种模式。
酶工程
酶，指具有生物催化功能的高分子物质，在酶的催化反应体系中，反应物分子被称为底物，底物通过酶的催化转化为另一种分子。
几乎所有的细胞活动进程都需要酶的参与，以提高效率。
与其他非生物催化剂相似，酶通过降低化学反应的活化能（用Ea或ΔG表示）来加快反应速率，大多数的酶可以将其催化的反应之速率提高上百万倍；事实上，酶是提供另一条活化能需求较低的途径，使更多反应粒子能拥有不少于活化能的动能，从而加快反应速率。
酶作为催化剂，本身在反应过程中不被消耗，也不影响反应的化学平衡。
酶有正催化作用也有负催化作用，不只是加快反应速率，也有减低反应速率。
与其他非生物催化剂不同的是，酶具有高度的专一性，只催化特定的反应或产生特定的构型。
虽然酶大多是蛋白质，但少数具有生物催化功能的分子并非为蛋白质，有一些被称为核酶的RNA分子也具有催化功能。
此外，通过人工合成所谓人工酶也具有与酶类似的催化活性，包括人工合成的DNA。
有人认为酶应定义为具有催化功能的生物大分子，即生物催化剂。
酶的催化活性会受其他分子影响：抑制剂是可以降低酶活性的分子；激活剂则是可以增加酶活性的分子。
有许多药物和毒药就是酶的抑制剂。
酶的活性还可以被温度、化学环境（如pH值）、底物浓度以及电磁波（如微波）等许多因素所影响。
一、研究历史1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼（L.Spallanzani，1729—1799）设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。
过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。
于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。
但是什么，他不清楚。
1833年，法国的培安和培洛里将磨碎麦芽的液体作用于淀粉，结果发现淀粉被分解，于是将这个分解淀粉的物质命名为Diastase，也就是现在所谓的淀粉酶。
后来，Diastase在法国成为用来表示所有酶的名称。
1836年，德国马普生物研究所科学家施旺（T.Schwann，1810—1882）从胃液中提取出了消化蛋白质的物质，解开消化之谜。
酶工程名词解释
酶工程名词解释
一、酶工程
酶工程是以酶为有效的生物催化剂，设计、构建、运用和优化不同的复合体（如多肽、蛋白质、核酸、抗原或抗体）在生命过程中进行酶反应的研究和应用。
它涉及技术有基因工程、蛋白质工程、分子生物学以及分子生物计算等。
酶工程主要用于增强活性及特性，修饰活性中心位点，调整热稳定性，改介质和改变温度等来改善反应的速率、生物效率、稳定性以及产物的生产效率。
酶工程是一种创新的可持续发展的生物技术方法，可有效地改进和提高酶的功能，提高活性，改进反应条件以及提高应用性能。
二、酶
酶是一种特殊的蛋白质，它以酶基因的形式存在于细胞中，在体内发生化学反应可以催化，并以消除不必要的化学反应而达到一定目的。
酶有许多作用，比如可以分解有机分子、形成新的分子或改变分子结构，改变酶结构调节性质和功能，可以促进重要化学反应的进行，维持细胞代谢的正常发挥作用，可以帮助细胞适应外界环境变化，抑制和抗毒素的作用。
三、酶的催化机理
酶的催化机理是指酶通过把化学反应的活性中心结合到自身的
活性中心，形成一个活性复合物，使反应次序从量子化学反应的一步
反应，变成现代酶催化反应的多步复杂反应，从而提高反应速率和效率。
酶催化反应的催化机理可分为几个步骤：
1. 抑制反应体：酶将会抑制原始反应体，从而降低反应的活化能；
2. 促进反应发生：酶通过质点，可以促进反应物间的作用力和配位作用力，从而促进反应的发生；
3. 选择性反应：酶可以选择性地使反应物与活性中心结合，从而确保反应发生的选择性；
4. 调节反应进程：酶还可以调节反应的进程，防止反应的不必要产生，保证反应发生的稳定性。
酶工程
一、1.酶工程：酶的生产，改性与应用的技术过程。
(生产:通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程;改性:通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程;应用:通过酶的催化作用获得人们所需物质或除去不良物质的技术过程)2固定化酶的活力测定①固定化酶:与水不溶性载体结合,在一定空间范围内起催化作用的酶.②测定方法:振荡测定法;酶柱测定法;连续测定法③评价:酶柱进行固定化时并非所有的酶都成为固定化酶，总有一部分酶没有与载体结合，所以需要测定酶结合效率或酶活力回收率以确定固定效果.当固定化方法对酶的活力无明显影响时,酶结合效率与酶活力回收率数值相近.然而固定化载体和固定化方法往往对酶的活力有一定影响，两者数值往往有较大差异.所以常通过测定酶结合效率来表示固定化效果。
3酶的生产方法①生物合成法(微生物,动物,植物):筛选诱变,细胞融合,基因重组等获得优良菌体-细胞培养(人工控制生物反应器)-代谢产物(细胞内物质新陈代谢)-分离纯化得到所需酶②提取分离法:动植物细胞,组织,器官细胞或微生物细胞-酶(提取分离纯化技术)-分离纯化得到所需酶③化学合成法4酶工程发展概况:初期:从动植微生物中提取并应用(受原料技术限制,大规模生产受限)-微生物液体深层发酵生产细菌α-淀粉酶-操纵子学说阐明合成机制,人工控制提高效率-动植物细胞培养技术-酶的改性二、1酶的发酵生产:经预先设计,通过人工操作,利用微生物生命活动获得所需酶的技术过程2优良产酶微生物应具备的条件:酶产量高;产酶稳定性好;容易培养和管理;利于酶的分离和纯化;安全可靠无毒性3培养发酵类型①固体培养发酵②液体深层发酵:液体培养基经灭菌,冷却接种产酶细胞,在一定条件下发酵产酶③固定化微生物细胞发酵:特点a细胞密度大,产酶能力高b发酵稳定性好可多次使用c细胞固定在载体上,流失较少,可在高稀释条件下连续发酵d发酵液中含菌体较少,利于分离纯化,提高产品质量④固定化原生质体发酵(特点)a去除细胞壁利于胞内物质分泌到细胞外b原来存在于细胞间的物质如碱性磷酸酶等游离到细胞外变为胞外产物c载体保护稳定性好,连续或重复使用4酶生物合成模式:①同步合成型:酶的生物合成与细胞生长同步进行②延续合成型:酶的合成在细胞的生长阶段开始,在细胞生长进入平衡期后还可以延续合成一段较长时间③中期合成型:酶的合成在细胞生长一段时间后才开始,而在细胞生长进入平衡期后,酶的生物合成也随之停止④滞后合成型:在细胞生长一段时间后或进入平衡期以后才开始其生物合成并大量积累5发酵工艺条件及控制:①ph产酶最适ph不同于生长最适ph,随细胞生长代谢产物积累等会改变ph,改变培养基ph往往可以调整各种酶的产量比例②温度:产酶最适温度一般<生长最适温度;新陈代谢及热量扩散使培养基处于一平衡温度③溶解氧:调节方法:调节通气量,氧分压,气液接触时间,气液接触面积,改变培养基性质6提高酶产量的措施:添加诱导物如酶的作用底物,催化反应产物,作用底物类似物b控制阻遏物浓度(产酶阻遏,分解代谢物阻遏)c添加表面活性剂:与细胞膜作用,提高通透性,利于胞外酶的分泌d添加产酶促进剂促进产酶7酶发酵动力学的相关概念:①发酵动力学:研究发酵过程中细胞生长速率,产物生成速率,基质消耗速率以及环境因素对这些速率的影响规律的学科②稀释率:单位时间内流加的培养液与发酵容器总发酵液体积之比③细胞生长得率系数:细胞浓度变化量与基质浓度降低量的比值④产物生成得率系数:产物浓度变化量与基质浓度降低量的比值⑤细胞维持系数:单位时间内基质浓度变化量与细胞浓度的比值8固定化微生物细胞发酵产酶①固定化细胞:采用各种方法固定在载体上,在一定空间范围内进行生长繁殖和新陈代谢的细胞②固定化细胞产酶特点:a提高产酶率b反复使用或连续使用较长时间c基因工程菌质粒稳定不易丢失(载体的保护作用使质粒结构稳定性和分裂稳定性提高)d发酵稳定性好e缩短发酵周期,提高设备利用率f产品易分离纯化(固定化细胞不溶于水,完成后易与发酵液分离,且发酵液中所含游离细胞少,利于产品分离纯化,提高产品纯度和质量)g适于用胞外酶等胞外产物的生产9、固定化微生物细胞发酵产酶的条件及控制:a固定化细胞的预培养b溶解氧的供应c温度控制d培养基组分的控制三、动植物细胞培养产酶1.培养细胞:动物:悬浮培养,贴壁培养,微载体培养等;植物:固体培养,液体浅层培养,液体悬浮培养2.动物细胞产酶产物:疫苗,激素,多肽生长因子,酶,单克隆抗体,非抗体免疫调节剂3.特点:a主要用于各种功能蛋白质和多肽的生产b生长较慢c添加抗生素防止微生物污染d无细胞壁,严格控制生长条件e多数细胞具依赖性,易采用贴壁培养,部分可采用悬浮培养f培养基成分复杂,一般要添加血清或其代用品,产品分离过程复杂g细胞培养代数有限,定时分离4.动物细胞培养过程:将种质细胞用胰蛋白酶消化处理-分散成悬液细胞-接入适宜培养液中-反应器(人工控制条件)中进行悬浮培养或贴壁培养-培养完成,收集培养液分离纯化得到产物5.条件控制:a温度36.5℃+-0.25bph(7.0-7.6)c渗透压(700-850kpa)d溶解氧(不足受抑制,过多产生毒害)四、酶的提取与分离纯化1.细胞破碎方法:机械破碎法(捣碎,研磨,匀浆);物理破碎法(温度差,压力差,超声波);化学破碎法(添加有机溶剂,表面活性剂);酶促破碎法(自溶法,外加酶制剂法)2.提取方法:a盐溶液提取b酸溶液提取c碱溶液提取d有机溶剂提取3.影响提取的因素: 温度;ph;提取液体积4.沉淀分离法:a盐析法b等电点沉淀法(两性电解质在等电点时溶解度最低及不同的两性电解质有不同等电点特性)c有机溶剂沉淀法d复合沉淀法(在酶液中加入某些物质使之与酶形成复合物而沉淀)e选择变性沉淀法(选择一定条件使酶液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀而不影响所需酶)5.过滤与膜分离的方法:①非膜过滤:采用高分子膜以外的材料过滤介质(粗滤d>2um)微滤d=0.2-2um②膜过滤:一定孔径的高分子薄膜a加压膜分离:微滤,超滤,反渗透b电场膜分离:电渗析,离子交换膜电渗析c扩散膜分离:透析6.萃取:利用物质在两相中溶解度不同而使其分离的技术a有机溶剂萃取:水相+有机溶剂相b双水相萃取:互不相容的两个水相7.结晶:溶质以晶体形式从溶液中析出的过程8.结晶法:a盐析结晶法b有机溶剂结晶法c透析平衡结晶法d等电点结晶法五、酶分子修饰1.金属离子置换修饰:把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子,使酶的催化特性发生改变的修饰方法2.过程:将酶分离纯化除去杂质,获得具一定纯度的酶液-加入一定量的金属螯合剂与酶分子中的金属离子形成螯合物,再通过透析超滤等方法除去螯合物-加入一定量的另一种金属离子并除去多余置换离子3.金属离子置换修饰的作用①了解各种金属离子在酶催化过程中的作用,阐明金属离子对酶催化作用的影响②提高酶的催化效率③提高酶的稳定性④改变酶的动力学特征4.大分子结合修饰的作用:a提高酶的催化效率b提高酶的稳定性c降低或消除酶蛋白的抗原性5.酶分子修饰的应用:①酶学研究方面的应用:活性中心研究,空间结构研究,作用机制研究②医药方面的应用:降低或消除酶的抗原性,提高医药用酶的稳定性六、酶固定化1.酶固定化:采用各种方法将酶固定在水不溶性载体上,制备成固定化酶的过程.固定在水不溶性载体上并在一定的空间范围内进行催化作用的酶称固定化酶2.固定化方法:①吸附法:活性炭,氧化铝,硅藻土,硅胶等②包埋发:将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中,使酶固定化的方法(凝胶包埋法,半透膜包埋法)③结合法:选择适宜的载体,使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定方法④交联法3.固定化酶的特性:①稳定性a对热稳定性提高b保存稳定性好c对蛋白酶抵抗性提高,不易被蛋白酶水解d对变性剂的耐受性提高②最适温度一般较游离酶变化不大③最适ph:载体性质与产物对最适ph值均有影响④底物特异性:小分子底物一般无变化,大小分子底物均可的特异性有改变4.细胞固定化方法:a吸附法b包埋法5.微生物细胞固定化特点:①保持细胞的完整结构和天然状态,可以进行正常的生长繁殖②保持细胞内原有体系,可按原来代谢途径进行,并进行有效的代谢调节控制③发酵稳定性好,可反复使用或连续使用很长一段时间④细胞密度提高,产率提高⑤载体保护可提高基因工程菌的质粒稳定性6.固定化微生物细胞的应用:①生产各种产物(只用于生产能分泌到细胞外的产物:酒精类，aa,有机酸,酶和辅酶,抗生素)②制造微生物传感器:呼吸活性测定型和电极活性测定型7.固定化动物细胞的特点:a提高存活率b提高产率c反复使用或连续使用较长时间d易于与产物分开,利用产物分离纯化,提高产品质量8.动物细胞固定化方法:吸附法包埋法六、酶反应器1.类型(依其结构)a搅拌罐式:设备简单易操作,酶与底物混合较均匀,传质阻力小,反应较完全,反应条件易调节控制b 填充床式:设备简单操作方便,单位体积反应床的固定化酶密度大,可提高酶催化速度,在工业生产中普遍使用c流化床d 鼓泡式e膜反应器和喷射式等2.酶反应器的操作条件:温度,ph,底物浓度,酶浓度,反应液的混合与流动3.酶反应器的操作注意事项:①控制好各种条件②保持酶反应器的操作稳定性③防止酶的变性失活④防止微生物污染七、酶的应用1.酶在医药方面的应用a进行疾病的诊断(根据体内酶的活性变化诊断疾病)b进行疾病的预防和治疗(用酶测定体液中某些物质的变化诊断疾病)c制造各种药物2.酶在淀粉类食品生产方面的应用:α-淀粉酶-糊精,麦芽糊精; α-淀粉酶、糖化酶-淀粉水解糖,G; α-淀粉酶、β-淀粉酶、支链淀粉酶-饴糖、麦芽糖、啤酒酿造;支链淀粉酶-直链淀粉；糖化酶、支链淀粉酶-G。
酶工程名词解释
一名词解释1.酶工程：酶的生产与应用的技术过程称为酶工程。
2.酶的改性：通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程。
3.酶合成的诱导作用：加进某些物质，使酶的生物合成开始或加速进行的现象，称为酶生物合成的诱导作用。
4.酶生物合成的阻遏作用：是指酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象。
5.分解代谢物阻遏作用：是指某些物质经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶生物合成的现象。
6.酶发酵动力学：研究发酵过程中细胞生长速率、产物生产速率、基质消耗速率以及环境因素对这些速率的影响规律等的学科。
7.细胞生长动力学：主要研究细胞生长速率以及外界环境因素对细胞生长速率影响规律的学科。
8.产酶动力学：主要研究细胞产酶速率以及各种环境因素对产酶速率的影响规律的学科。
9.沉淀分离：通过改变某些条件或添加某种物质，使酶在溶液中的溶解度降低，从溶液中析出沉淀，而与其它溶质分离的技术过程10.层析分离：利用混合液中各组分的物理化学性质的不同，使各组分以不同的比例分布在两相中，当流动相以一定的速率流经固定相时，各组分的移动速率不同，从而使不同的组分分离的技术过程。
11.凝胶层析：是指以各种多孔凝胶为固定相，利用流动相中所含各种组分的相对分子质量不同而达到物质分离的一种层析技术。
12.亲和层析：是利用分子与配基之间所具有的可逆的亲和力，而分离纯化生物分子的技术。
13.电泳：带电粒子在电场中向着与其本身所带电荷相反的电极移动的过程。
14.双水相萃取：是利用溶质在两个互不相溶的水相中的溶解度不同而达到分离的萃取技术。
15.超临界萃取:又称为超临界流体萃取，是利用欲分离物质与杂质在超临界流体中的溶解度不同而达到分离的一种萃取技术16.反胶束萃取：是利用反胶束将酶或其他蛋白质从混合液中萃取出来的一种分离纯化技术。
17.结晶：溶质以晶体形式从溶液中析出的过程。
18.酶分子修饰：是通过各种方法直接使酶分子的结构发生某些改变，从而改进酶的催化特性的技术过程。
酶工程名词解释
名词解释：酶（enzyme)是生物体活细胞产生的、具有催化反应功能的蛋白质。
酶工程：是一项利用酶、含酶细胞器或细胞（微生物、植物、动物）作为生物催化剂来完成重要化学反应，并将相应底物转化成有用物质的应用型生物高新技术。
酶活力：是指酶催化一定化学反应的能力，其大小可用在一定条件下酶催化某一化学反应的反应速度来表示。
（单位时间底物减少或产物增加）一个酶单位（active unit, U，I.U）为在确定的最适反应条件下，每分钟催化1 mol(微摩尔）底物变化所需要的酶量。
（国际酶委员会规定）同工酶：同工酶（isozyme，isoenzyme）广义是指生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶。
按照国际生化联合会（IUB）所属生化命名委员会的建议，则只把其中因编码基因不同而产生的多种分子结构的酶称为同工酶。
异构酶：异构酶亦称异构化酶,是催化生成异构体反应的酶之总称，催化一种同分异构体转变为另一种同分异构体的酶米氏方程米氏常数Km反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度酶的定位突变（site-directed mutagenesis）是根据酶的结构、功能和作用机制的信息，在基因水平上精确改变酶分子中的氨基酸残基，对酶的性质和其催化特性进行改造，产生符合特定需要的酶。
人为地创造特殊的进化条件，模拟自然进化机制，在体外对基因进行随机突变，从一个或多个已经存在的亲本酶（天然的或者人为获得的）出发，经过基因的突变和重组，构建一个人工突变酶库，通过一定的筛选或选择方法最终获得预先期望的具有某些特性的进化酶的分子进化技术称为体外定向进化。
定向进化＝随机突变＋选择融合酶：主要指将两个或多个酶分子组合在一起的融合蛋白氧化还原酶 Oxidoreductase转移酶 Transferase水解酶 hydrolase 裂合酶 Lyase异构酶Isomerase合成酶 Ligase or Synthetase在特定条件下（温度可采用25℃或其它选用的温度，pH等条件均采用最适条件），每1 min 催化1 μmol 的底物转化为产物的酶量定义为1 个酶活力单位。
酶工程
1．酶工程定义：酶工程是一项利用酶、含酶细胞器或细胞（微生物、植物、动物）做为生物催化剂来完成重要化学反应，并将底物转化成有用物质的应用型生物高新技术。
2．酶工程研究的核心内容：1）酶的产生2）酶的分离纯化3）酶的固定化4）酶分子定向改造与修饰5）酶生物反应器6）酶的应用3．近代酶制剂工业的发展的3个里程碑：1、20世纪50年代末，葡萄糖淀粉酶催化淀粉生产葡萄糖新工艺研究成功。
2、70年代末，固定化酰化酶用于拆分DL－氨基酸，开始了固定化酶的应用。
3、各种试剂用于遗传工程，蛋白质工程4．酶的应用可分为7个方面：1、作为一种新的工业催化剂2、用于食品加工3、用做医药4、用作分析试剂5、用于筛选新的生理活性物质6、用于开发新能源7、用于污水处理。
5．酶工程研究的技术方法：1、酶的分离纯化。
2、酶的固定化。
3、酶蛋白的化学修饰4、侧链修饰5、酶的亲和修饰6、酶的化学交联7、酶分子的定向改造6．酶的化学本质：除核酶外，酶的化学本质都是蛋白质7．酶的活性中心：酶分子上必需基团比较集中并构成一定空间构象、与酶的活性直接相关的结构区域称为酶的活性中心或活性部位。
8．酶的特点：1）都有结合部位和催化部位2）活性中心只占酶分子很小一部分3）酶的高级结构是一个三维实体4）诱导契合5）酶活性中心位于酶分子表面一个裂缝内6）酶与底物结合一般是通过氢键、范力和疏水作用等次级键相结。
9．酶催化作用的特点：1、酶的温和性2、酶的专一性3、酶的高效性4、酶的可调性10．反应速率：是以单位时间内反应物的减少量和产物的生成量来表示，通常指底物浓度消耗不超过5％时的速率。
10．米氏方程，米氏常数的意义11．双底物酶促反应动力学1）顺序机制：酶结合底物和释放产物是按顺序先后进行的①有序顺序机制②随机顺序机制2）乒乓机制12．1、酶活力概念：又称酶活性，酶催化某一化学反应的能力2、酶活力单位：表示酶量多少的单位3、酶的比活力：比活力＝活力单位数/每毫克酶蛋白4、转换数：表示酶催化中心的活性，它是指单位时间内每一催化中心所能转换的底物分子数或每mol活性中心单位时间转换13．产酶微生物的种类：1、细菌2、放线菌：蛋白酶、葡萄糖异构酶、溶菌酶等3、酵母菌：酿酒酵母4、霉菌：14．产酶微生物的来源：1、土壤中的产酶微生物2、水体中的产酶微生物3、空气中的产酶微生物4、极端环境中的产酶微生物15．原生质体融合的亲本、培养基和遗传标记的选择1、亲本菌株的选择：1）原始亲本2）直接亲本2．培养基：①完全培养基②基本培养基③有限培养基④补充培养基16．酶合成调节的类型1）诱导：凡能促进酶生物合成的现象。
酶工程
二、酶工程简介由酶学与化学工程、基因工程、微生物学技术相结合而产生的一门新的技术科学。
它从应用目的出发，研究酶的产生、酶的制备与改造、酶反应器以及酶的各方面应用。
（酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程）分为：化学酶工程与生物酶工程。
1.化学酶工程（初级酶工程）酶化学与化学工程技术相结合的产物。
主要研究内容：酶的制备、酶的分离纯化、酶与细胞的固定化技术、酶分子修饰、酶反应器和酶的应用。
2. 生物酶工程（高级酶工程）在化学酶工程基础上发展起来的、酶学与现代分子生物学技术相结合的产物。
生物酶工程主要研究内容（1）用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）（2）用蛋白质工程技术定点改变酶结构基因（突变酶）（3）设计新的酶结构基因，生产自然界从未有过的性能稳定、活性更高的新酶。
当前酶工程的主要任务是：研制分解纤维素和木质素的酶、使低分子有机物聚合的酶、检测用酶、能分解有毒物质的酶及废物综合利用酶。
利用基因工程技术开发新酶品种和提高酶产量。
固定化酶和细胞、固定化多酶体系及辅助因子再生体系，特定生物反应的研究和应用。
用微生物和动植物组织研究生物传感器。
非水系统的反应技术，酶分子的修饰与改造以及酶型高效催化剂的人工合成研究。
一、酶的分类（一）根据酶的化学组成可将酶分为：1.单纯蛋白酶类：只含有蛋白质成分2.结合蛋白酶类（全酶）：含有蛋白成分（酶蛋白）和非蛋白成分（辅助因子）二）根据酶蛋白结构特点可将酶分为单体酶：以一个独立的三级结构为完整生物功能分子的最高结构形式的酶。
寡聚酶：以一个独立的四级结构为完整生物功能分子的最高结构形式的酶。
多酶复合体：由多种酶彼此镶嵌成一个功能完整的具有特定结构的复合体, 它们相互配合依次进行，催化连续的一系列相关反应。
国际酶学委员会（EC）规定，每个酶都有唯一的特定标码，其书写方式是：EC 数字.数字.数字.数字乙醇脱氢酶的编码是： EC1.1.1.1第一个“1”——第1大类，即氧化还原酶类；第二个“1”——第1亚类，供氢体为CHOH；第三个“1”——第1亚亚类，受氢体为NAD+；第四个“1”——在亚亚类中的顺序号。
生物工程的酶工程
生物工程的酶工程酶工程是生物工程领域中的一个分支，它涉及到利用酶在生物体内或外的产生、提取、纯化和改性等过程，以实现对酶的研究、开发和应用。
酶是一类特殊的蛋白质，具有催化作用，能够加速化学反应的速率，同时具有高效、选择性和可控性等特点，因此在医药、食品、化工等领域具有广泛的应用前景。
第一部分：酶的特性及应用1. 酶的特性酶是由生物体合成的蛋白质，具有特异性、高效性和可逆性等特点。
酶可以加速生物体内的化学反应，降低反应的活化能，提高反应速率。
酶还可以在温和的条件下催化反应，具有较好的选择性，可以实现对具体底物的特异性催化。
2. 酶在医药领域的应用酶在医药领域具有广泛的应用，包括制药、诊断和治疗等方面。
例如，酶可以用于生产制剂，合成抗生素和药物原料。
酶还可以作为诊断试剂，用于检测特定疾病的标志物。
此外，酶还可以用于生物催化，催化特定底物转化成特定产物，用于治疗疾病。
3. 酶在食品领域的应用酶在食品领域也有广泛的应用。
酶可以用于食品加工，例如面包中的酵母发酵和奶酪中的乳酸菌发酵。
酶还可以用于食品改良，例如果汁澄清、酒精酿造和乳制品生产等。
此外，酶还可以用于食品保鲜，延长食品的保质期。
第二部分：酶工程的研究与开发1. 酶工程的研究内容酶工程的研究主要包括酶的筛选、酶的改造和酶的表达等方面。
通过筛选具有良好催化性能和稳定性的酶，可以用于特定反应的催化。
通过酶的改造，可以提高酶的催化效率、耐温性和耐酸碱性等性质。
通过酶的表达，可以将酶产生的菌株进行工业化生产。
2. 酶工程的开发应用酶工程的开发应用主要涉及到生产酶制剂、生产酶催化反应和生物催化合成等方面。
通过工程菌株的发酵和酶的提取纯化等工艺，可以大规模生产酶制剂，并应用于医药、食品和化工等领域。
酶催化反应可以用于制备特定化合物，例如生产饲料中的氨基酸和食品中的添加剂等。
生物催化合成可以利用酶催化合成具有特定功能的化合物，例如合成抗癌药物和氨基酸等。
第三部分：酶工程的挑战与前景1. 挑战酶工程面临的挑战主要包括酶的稳定性、催化效率和特异性方面的改进。
酶工程简介
一、什么是酶工程酶工程（英语：Enzyme engineering）又称蛋白质工程学，是指工业上有目的的设置一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在一定条件下催化化学反应，生产人类需要的产品或服务于其它目的的一门应用技术。
研究酶的产生、酶的制备与改造、酶反应器以及酶的各方面应用。
二、原理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反应器等方面内容。
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。
三、催化特性（1）高效率：比非催化高108－1020倍；比非酶催化高107－1013倍（2）高度专一性（3）反应条件温和（4）酶催化是可调控的四、主要内容酶作为为一种生物催化剂，已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。
近几十年来，随着酶工程不断的技术性突破，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。
食品加工中的应用酶在食品工业中最大的用途是淀粉加工，其次是乳品加工、果汁加工、酶工程烘烤食品及啤酒发酵。
与之有关的各种酶如淀粉酶、葡萄糖异构酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等占酶制剂市场的一半以上。
帮助和促进食物消化的酶成为食品市场发展的主要方向，包括促进蛋白质消化的酶（菠萝蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶等），促进纤维素消化的酶（纤维素酶、聚糖酶等），促进乳糖消化的酶（乳糖酶）和促进脂肪消化的酶（脂肪酶、酯酶）等。
轻化工业中的应用酶工程在轻化工业中的用途主要包括：洗涤剂制造（增强去垢能力）、毛皮工业、明胶制造、胶原纤维制造（粘接剂）牙膏和化妆品的生产、造纸、感光材料生产、废水废物处理和饲料加工等。
医药上的应用重组DNA技术促进了各种有医疗价值的酶的大规模生产。
用于临床的各类酶品种逐渐增加。
酶除了用作常规治疗外，还可作为医学工程的某些组成部分而发挥医疗作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
性的生物产品具有重要意义。酶解玉米蛋白制取玉
米活性肽通常直接以玉米蛋白粉作为酶解底物。水
解蛋白酶种类繁多，其中碱性蛋白酶使用较为频
繁，如金英姿等采用碱性蛋白酶酶解玉米蛋白，研
究了其水解玉米蛋白的最适作用条件，筛选出玉米
蛋白酶解的最佳条件。刘萍等[3]在玉米蛋白制备降
缩和喷雾干燥等工艺，得到了基本无苦涩味的高品
质大豆多肽。
1.2 用玉米生产玉米多肽
玉米多肽主要来自玉米蛋白的水解产物，是由
分子量很小但活性很高的短肽分子组成。玉米多肽
易消化、吸收，具有消除疲劳、抗高血压和醒酒的
功能，可用于功能食品的开发。制备玉米多肽通常
采用的方法有酸碱降解法、微生物降解法和酶解
酶工程在农产品加工上的应用
杨淑芳
（天津市农业信息中心，天津 300201）
摘 要: 酶工程技术在农产品加工方面的应用越来越
广泛，该文阐述了酶工程的概念及
其在农产品加工方面的应用，提出了与生产实践相
结合的实例；展望了酶工程技术在农产
品加工领域中的美好发展前景。
关键词: 酶工程；农产品加工
现在广泛利用各种原料如大米、玉米、小麦、杂粮
等作为辅料生产啤酒。使用辅料量一般占3 0 % 左
右，不少工厂高达40%~50%。提高辅料比，可降低
粮耗、降低成本；同时又能提高啤酒质量，使啤酒
清淡爽口，但需要外源酶，这就促进了现代酶工程
技术与传统啤酒酿造技术的结合。陈廷登等人研究
了以60% 大米为辅助原料，通过添加酵母提取物作
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。
1.1 用大豆生产大豆多肽
大豆多肽是大豆蛋白质经蛋白酶水解后，分
离、精制而得到的多肽混合物，以3~6 个氨基酸组
成的小分子肽为主，还含有少量大分子肽、游离氨
基酸、糖类和无机盐等成分。大豆肽的氨基酸组成
与大豆蛋白质相同，且含量丰富，平衡良好，更易
色、脱盐、浓缩等精制工序而得。低聚异麦芽糖耐
酸耐热性极好，具有较好的保湿性，并能抑制蔗糖、
葡萄糖的晶体形成，可防止淀粉质食品硬化和老
化，延长食品的保存时间。由于其属非发酵性物质，
不会被微生物利用，除可延长食物的贮存期外，抗
菌防龋性是其一大特点。它与蔗糖共用时，能阻止
蔗糖被变异链球菌作用而产生水不溶性的高分子葡
某些苦味、难溶或易氧化药物或其他化学物质，以
提高药物利用率、稳定性或改善口感。环葡聚糖在
制药和食品工业都将有广阔的应用前景。
3.5 甘露低聚糖
甘露低聚糖是魔芋块茎中的主要成分，其含量
占干重的40%~50%。以魔芋粉为原料用β—甘露聚
糖酶作用，经澄清脱色、脱味、离交、浓缩结晶等
精制工序可得结晶甘露低聚糖。人体不能直接吸收
糖最具特色的是有柔和的提神苦味，苦味比柑桔皮
所具有的柚皮苷苦味更丰富更微妙，且还会在口腔
中滞留，用于糖果、饮料、冷饮中可使其甜味更纯。
它比蔗糖和麦芽糖浆的吸湿性强，可以保持各类食
品中的水分，防止淀粉类食品的老化，延长货架期。
它是低热、低甜物质，难被人体消化酶所分解，因
而可以促进双歧杆菌的生长，从而起到改善结肠状
食物及生物活性物质的重要来源。我国目前的海洋
生物蛋白资源总量在世界各国名列前茅。近年来，
许多科学家利用酶工程技术从海洋动物中分离活性
肽，并且取得了很大进展。这些活性肽结构复杂多
样，参与生物体的重要生命活动，具有重要的基础
研究及应用价值。利用酶工程技术从鱼、虾蛋白中
酶解制取了降血压肽，可抑制血管紧张素转移酶活
性，从而起到降低血压作用。如用金枪鱼蛋白制取
的C8 肽，用沙丁鱼蛋白制取的C11 肽，用南极磷虾
蛋白制取的C3 肽。另外，人们利用谷蛋白酶解制取
了类吗啡肽，该肽具有镇痛和促进胰岛素分泌等功
能；利用卵蛋白酶解制取了具有提高免疫调节功能
的卵白肽等。
2 酶工程新工艺在酿酒中的应用
早期的啤酒主要以麦芽为原料，成本较高。而
聚糖，抑制蔗糖的蛀牙性。异麦芽低聚糖中的潘糖
对抑制牙垢形成也有明显的效果。异麦芽低聚糖能
有效地促进人体内有益细菌双歧杆菌的增殖，是一
种功能性低聚糖。
3.3 低聚龙胆糖
低聚龙胆糖是以淀粉为原料，先用淀粉酶液
化，再用糖化酶糖化后，通过专用的葡萄糖基转移
酶作用，经脱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ浓缩而得低聚龙胆糖浆。低聚龙胆
法。由于酸碱法对蛋白质损害严重，故其应用受到
限制；微生物降解法对于菌种的要求比较高，因此
目前酶法水解玉米蛋白成为制取玉米多肽的主要方
法。从酶解制取活性多肽的研究结果统计可知，通
过选择不同的酶和控制不同酶解条件可释放出具有
不同活性的多肽如玉米降压肽、谷氨酰胺活性肽、
抗氧化肽、高F 值低聚肽等。酶解玉米蛋白对生产
况的作用。
3.4 环葡聚糖
环葡聚糖可直接利用葡聚糖作原料，以葡萄糖
转移酶转化成为环葡聚糖。据日本有关资料报道，
也可直接以淀粉为原料加入一种新近从土壤微生物
中分离的葡聚糖水解酶和CI 合成酶转化而得。环葡
聚糖是一种无色无味的低聚糖，具有优异的抗龋作
用，只要在蔗糖中加入1%~4% 的微量环葡聚糖即可
被人体吸收。大豆多肽具有降低胆固醇、降血压和
促进脂肪代谢、活化双歧杆菌等生理功能以及无豆
腥味、易溶于水、流动性好等良好的加工性能，可
作为优良的保健食品素材。目前酶水解法是生产大
豆蛋白肽的主要方法。
大豆蛋白质疏水性较强，水解过程中产生疏水
性多肽的机会也较多，由于疏水性多肽具有苦味，
产物苦味明显。随着水解度的增加，疏水性氨基酸
解，再经分离纯化而得到，分子量为2000～4000，具
有天然生理活性。酪蛋白磷酸肽具有结合钙和促进
钙吸收的功能，同时对金属元素如铁、锌、硒的吸
收也有促进作用。制备酪蛋白磷酸肽通常采用的是
具有较强专一性的胰蛋白酶、胃蛋白酶- 胰蛋白酶、
胰酶(胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的混合物)。也有人
探索了固定化蛋白酶水解酪蛋白的制备方法。目前
酶等，具有酶活力强、用量少、使用方便等优点，
适量添加可提高出酒率和品质。糖化酶、液化酶是
白酒黄酒酿造中主要用酶，目前流行的生料酿酒和
液化法黄酒酿造也主要是利用这两种酶直接将淀粉
液化糊化糖化来代替蒸煮作用的原理，而通过酶的
固定化技术将它们固定在载体上，效果更好。
3 酶工程在开发功能性低聚糖中的应用
一般采用具有单一性的蛋白酶来水解酪蛋白制备酪
蛋白磷酸肽。广州轻工研究所生产的酪蛋白磷酸肽
有效肽含量达85g/100mL 以上，加工性能稳定，已
在市场上推出。
(2)糖巨肽。酪蛋白经凝乳酶处理制得糖巨肽。
糖巨肽具有抗病毒、活化双歧杆菌等功能。
1.4 用水产蛋白生产降血压肽
海洋生物蛋白资源是2l 世纪人类重要的蛋白类
为补充氮源，用淀粉酶、糖化酶促进淀粉糊化、液
化和糖化的高辅料啤酒酿造新工艺。结果显示，该新
工艺在保证啤酒质量的同时，又降低了啤酒酿造成
本，具有显著的经济效益。这些辅料价值的实现，都
和淀粉酶作用分不开。辅料中的淀粉经过糊化后，在
淀粉酶的作用下水解成糊精和低聚糖，最终产物为
麦芽糖、麦芽三糖、麦芽五糖。淀粉酶水解淀粉产生
生物活性肽是蛋白质中2 0 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，易
消化吸收，有促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、
降血压、降血脂等作用，且食用安全性高。生物活
性肽主要是通过酶法降解蛋白质而制得。目前已从
（如亮氨酸、蛋氨酸）暴露越多，苦味也就越强。而
当水解度非常高时，苦味肽被继续水解成分子量很
小的短肽或游离氨基酸，这时苦味又会减弱或消失。
在大豆多肽的生产中，目前应用于研究和生产
中的酶有碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和
复合酶等。文献报道采用中性蛋白酶、木瓜蛋白酶
水解大豆蛋白，配合活性碳的吸附处理，可以消除
作用具有专一性强，催化效率高，作用条件温和等
特点，酶的应用不仅可增强产量，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
且可以生产出用其它方法难以得到的产品，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，并在制药业、食
品工业和农产品加工业显示出强大的生命力。该文
由于疏水性肽带来的苦味。如李雄辉等人采用中性
蛋白酶和木瓜蛋白酶双酶水解生产大豆肽，使大豆
肽生成率达到62.9%，游离氨基酸含量小于总蛋白
质量的8%，平均肽键长度5~8，分子质量2000 左右。
双酶水解工艺既缩短了酶解时间、提高了蛋白质水
解度，又减轻了产品苦味。周利亘、陈新峰等[2]采
用双酶复合酶解、粉末活性炭脱色、超滤、真空浓
甘露低聚糖，服用后它还会引起血糖值升高。作为
双歧杆菌的增殖因子，它可改善肠道菌群比例，抑
制有害菌增殖，它的纤维性，还可刺激肠道蠕动，
吸附有害物质，起到调节肠道功能，具有护肝、抗
肿瘤、增强免疫力、降低胆固醇、抗衰老等生理活