酶在工业生产中的应用(选修).
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[思维激活1] 提示
酶与一般无机催化剂的共性是什么？
反应前后质量和性质不改变，不改变化学平衡点。
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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 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 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
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2． 应用
食品 工业，不仅用于食品的直接生产，还 (1)已成功用于_____
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。
药物 。 (3)在医药工业方面，可利用酶的催化反应生产_____
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优点
离子键作用、 吸附法 物理吸附 酶和多功能试 交联法 剂之间形成共 价键 将酶包埋在能 固化的载体中
工艺简便 且条件温 和，在生 产上应用 广泛
包埋法
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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
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(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 纤维素、琼脂糖等多糖类或 多孔玻璃、离子交换树脂等 载体 利用多功能试剂在酶与酶、 酶与载体之间进行交联，从 而形成三维的交联网架结构 将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶 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， 后者包埋成微胶囊形
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。
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【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 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、pH适宜时，反应速率最快。 答案 B
催化效率高，低 直接使用酶 耗能，低污染等 酶既能与反应物 接触，又能与产 物分离，同时， 固定化酶 固定在载体上的 酶还可以被反复 利用
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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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3．酶的生产 应用的酶 都是利用微生物发酵 (1)微生物发酵生产：大量_________ 生产。 重要的酶 是通过基因工程 (2)基因工程菌发酵生产：一些_________ 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 连续 化和自动化。 用，从而有助于实现反应的_____
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)：
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固定方 法
载体
将动物细胞吸附于容器壁、微载体和中空纤 维等载体上；将植物细胞吸附在泡沫塑料的 吸附法 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 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
[思维激活2] 提示
试画出pH、T、底物浓度、酶浓度对酶活性的
影响的曲线图。
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工业上常用的酶及应用 应用领域
洗涤剂 工业
烘烤食 品工业
酿酒工业
第2节 酶在工业生产中的应用
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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。
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酶在工业生产中的应用
1． 酶相比无机催化剂的优越性 中性PH条件下进行，可以节省大 常温 、常压和_______ (1)反应能在_____
量的能源和设备投资。
严重的污染，符合环境保护的要求。 (2)生产过程中不会造成__________ (3)生产过程简单，效率高 _______，产品质量好，生产成本低。
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酶的家族与酶制剂的生产
1． 酶的种类 胞外 酶。 (1)根据存在部位分为：胞内酶和_____ (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。
2． 酶的优点 温和 等优点。 比无机催化剂___________ 催化效率高 、反应条件_____
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酶与一般无机催化剂的共性是什么？
反应前后质量和性质不改变，不改变化学平衡点。
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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 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 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
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2． 应用
食品 工业，不仅用于食品的直接生产，还 (1)已成功用于_____
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。
药物 。 (3)在医药工业方面，可利用酶的催化反应生产_____
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优点
离子键作用、 吸附法 物理吸附 酶和多功能试 交联法 剂之间形成共 价键 将酶包埋在能 固化的载体中
工艺简便 且条件温 和，在生 产上应用 广泛
包埋法
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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
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(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 纤维素、琼脂糖等多糖类或 多孔玻璃、离子交换树脂等 载体 利用多功能试剂在酶与酶、 酶与载体之间进行交联，从 而形成三维的交联网架结构 将酶包裹在聚丙烯酰胺凝胶 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， 后者包埋成微胶囊形
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。
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【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 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、pH适宜时，反应速率最快。 答案 B
催化效率高，低 直接使用酶 耗能，低污染等 酶既能与反应物 接触，又能与产 物分离，同时， 固定化酶 固定在载体上的 酶还可以被反复 利用
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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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3．酶的生产 应用的酶 都是利用微生物发酵 (1)微生物发酵生产：大量_________ 生产。 重要的酶 是通过基因工程 (2)基因工程菌发酵生产：一些_________ 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 连续 化和自动化。 用，从而有助于实现反应的_____
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)：
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固定方 法
载体
将动物细胞吸附于容器壁、微载体和中空纤 维等载体上；将植物细胞吸附在泡沫塑料的 吸附法 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 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
[思维激活2] 提示
试画出pH、T、底物浓度、酶浓度对酶活性的
影响的曲线图。
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工业上常用的酶及应用 应用领域
洗涤剂 工业
烘烤食 品工业
酿酒工业
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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。
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酶在工业生产中的应用
1． 酶相比无机催化剂的优越性 中性PH条件下进行，可以节省大 常温 、常压和_______ (1)反应能在_____
量的能源和设备投资。
严重的污染，符合环境保护的要求。 (2)生产过程中不会造成__________ (3)生产过程简单，效率高 _______，产品质量好，生产成本低。
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酶的家族与酶制剂的生产
1． 酶的种类 胞外 酶。 (1)根据存在部位分为：胞内酶和_____ (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。
2． 酶的优点 温和 等优点。 比无机催化剂___________ 催化效率高 、反应条件_____