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• 2、酶工程在调味剂生产中的应用 • 在日本和美国利用酶水解蛋白制取的 营养型调味剂和氨基酸复配调味品占 调味剂市场很大的比重。其销售量已 超过传统调味剂的数倍。用酶法提取 的米糠蛋白的溶解性、起泡性、乳化 特性和营养性等蛋白功能特性上表现 出良好性能,不仅可以作为食品中的营 养强化剂,还可以作为食品中的风味增 强剂。
四、酶工程技术环境治理中的应用
• 随着人类社会的不断发展，工业越来越 发达，环境问题随之而来，并变得日益严 峻，目前，工业三废对人们日常生活的影 响越来越大，环境问题以不容忽视，而传 统的化学方法显现出了弊端与不足，利用 酶工程治理环境得到了人们的青睐。
• 1、辣根过氧化物酶 • 辣根过氧化物酶是酶处理废水领域中应用最 多的一种酶。有过氧化氢存在时,它能催化氧化多 种有毒的芳香族化合物,其中包括酚、苯胺、联苯 胺及其相关的异构体,反应产物是不溶于水的沉淀 物。HRP特别适合于废水处理还在于它能在一个 较宽的pH值和温度范围内保持活性。HRP的很多 应用都集中在含酚污染物的处理方面,使用HRP处 理的污染物包括苯胺、羟基喹啉、致癌芳香族化 合物等。而且,HRP可以与一些难以去除的污染物 一起沉淀,去除物形成多聚物而使难处理物质的去 除率增大。这个现象在处理含多种污染物的废水 时有重要的实际应用。例如,多氯联苯可以与酚一 起从溶液中沉淀下来。
发展前景
• 现在已知的酶的酶有几千种，但是还远远不能满足人们对 酶日益增长的需要。随着科技的发展，人们正在发现更多 、更好的酶。其中，令人瞩目的有核酸酶和抗体酶、端粒 酶、糖生物学和糖基转移酶和极端环境微生物和不可培养 微生物的新酶种，此外，新的固定化、分子修饰和非水相 催化等技术越来越受到人们关注。伴随着人类基因组计划 取得的巨大成果，基因组学和蛋白质组学的诞生，生物信 息学的兴起，以及DNA重排技术的发展，预期在不久的 将来，众多新酶的出现将使酶的应用达到前所未有的广度 和深度。 • 可以预计,随着各种高新技术的广泛应用及酶工程研究工 作的不断深入,酶工程研究和酶制剂工业必将取得更快、 更大的发展。可以相信,将来人们可以用化学的方法随心 所欲地构造出各种性能优异的人工合成酶和模拟酶,而且 还可以采用生物学方法在生物体外构造出性能优良的产酶 工程菌为生产和生活服务,酶工程技术必将在工业、医药 、农业、化学分析、环境保护、能源开发和生命科学理论 研究等各个方面发挥越来越大的作用。
• 2、酶工程在用农产品开发生物活性肽方面的应用 • 以前，人们认为氨基酸是人体吸收蛋白质的主要 途径，随着研究发现，蛋白质经消化道中的酶水 解后，主要以小肽的形式吸收，比完全游离的氨 基酸更易吸收利用。这一发现，启发了科研工作 者采用酶工程技术用蛋白质生产生物活性肽的新 思路。 • 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。
• 2、微生物脂酶的应用 • 微生物脂酶(甘油脂水解酶)能催化一系 列反应,包括水解、醇解、酸解、酯化和氨 解等。大量的微生物可以用来生产脂酶,其 中以假丝酵母、假单胞菌和根霉为其重要 的酶源。脂酶应用于被污染环境的生物修 复以及废物处理是一个新兴的领域。石油 开采和炼制过程中产生的油泄漏,脂加工过 程中产生的含脂废物,都可以用不同来源的 脂酶进行有效处理。脂酶被广泛地用于废 水处理。Dauberhe和Boehnke研究出一种 技术,利用酶的混合物,包括脂酶,将脱水污泥 转化为沼气。
• 1、应用酶工程生产抗生素 • 应用酶工程可以制备青霉素酞化酶、头抱 菌素酞化酶、头抱菌素、头抱菌素酞化酶 、青霉素酞化酶、脱乙酸头抱菌素、头抱 菌素乙酸醋酶,近年来还进行固定化产黄青 霉青霉素合成酶系细胞生产青霉素的研究, 合成青霉索和头抱菌素前体物的最新工艺 也采用酶工程的方法。
• 2、应用酶工程生产维生素 • 制造2一酮基一L—古龙糖酸【山梨糖脱氢 酶及L一山梨糖醛氧化酶】、肌醇【肌醇合 成酶】、L—肉毒碱【胆碱脂酶】、CoA【 CoA合成酶系】等。由山梨醇和葡萄糖生 产维生素及丙烯酸胺的生产也采用酶工程 的方法四。
• 3、酶工程在食品抗氧剂生产中的应用 • 采用低浓度的乙醇、氨基酸和溶菌酶复酶 添加入食品的杀菌防腐的方法越来越受到 人们的重视,并在食品加工业中广泛推广。 随着近年来酒精需求量的上升,固定化细胞 技术应用于酒精工业生产方面的研究也变 得非常活跃。日本协和发酵公司的固定化 酵母连续发酵系统,半衰期可长达3个月,酒 精产值接近理论值,已进入工业生产阶段。 • 酶还可以直接作为食品抗氧防腐剂使用。 在食品贮藏中,利用葡萄糖氧化酶、过氧化 氢酶加配葡萄糖、琼脂制成凝胶,封入聚乙 烯膜小袋,放入食品的容器,可以除去残留氧, 防止褐变。
【发展现状】
• 一、酶工程技术在医药工业中的应用 • 现代酶工程具有技术先进、投资小、工艺简单、 能耗粮耗低、产品收率高、效率高、效益大和污 染小等优点,成为化学、医药工业应用方面的主力 军。以往采用化学合成、微生物发酵及生物材料 提取等传统技术生产的药品,皆可通过现代酶工程 生产,甚至可获得传统技术不可能得到的昂贵药品, 如人胰岛素、McAb、IFN、6一APA、7一ACA 及7一ADCA等【1】。固定化基因工程菌、工程 细胞以及固定化技术与连续生物反应器的巧妙结 合,将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性 变革
三、酶工程技术在食品工业中的应用
酶工程技术广泛应用于食品添加剂生产,不 断开发新酶源,研制新产品,固定化酶反应器 使生产连续化,设备小型化,生产成本降低,产 品易纯化,收率提高。酶工程技术在这个生 产领域显的应用 • 应用海藻糖是一种新型的多功能食品添加 剂。张海平和杨静从中国土样中筛选分离 得到能产生淀粉转化为海藻糖的酶菌柱,并 利用该菌柱生产的酶进行淀粉合成海藻糖 。产物海藻糖在反应混合物中的含量可达 48%。薛璐和马莺研究了在不易破壁取得 胞内海藻糖合酶的情况下,采用渗透处理细 胞技术生产透性化细胞酶,并获得了较高的 酶活力。海藻糖还可由海藻糖合酶将麦芽 糖直接转化为海藻糖,在海藻糖的工业生产 中有着良好的应用前景。
前言
• 早在几千年我们的祖先就曾有酿酒、制醋 、做酱的记载,所有这些,实际上都是酶知识 的应用。但是,有关酶知识的自觉应用和深 入研究,是从19世纪末期开始的。此后，随 着酶生产的不断发展，酶的应用越来越广 泛。 • 现在，酶工程已在医药、食品、工业、农 业、饲料、环保、能源、科研等领域广泛 应用。成为基因工程、细胞工程、蛋白质 工程等新技术领域的科学研究和技术开发 中不可取代的工具。
• 3、酶工程在饲料工业中的应用 • 动物体由于不能分泌分解纤维素、半纤维素、木 质素、果胶等植物细胞壁物质的酶系，因此动物 自身不能消化利用这些物质，只能通过瘤胃和大 肠微生物利用上述部分物质。植物细胞壁非淀粉 多糖降解酶可降解畜禽消化道内的非淀粉多糖， 降低肠道内容物的粘性，促进营养物质的消化吸 收，减少畜禽下痢，从而促进畜禽生长和提高饲 料利用率。据赵长友报道，利用纤维素复合酶作 为半干贮添加剂可提高半干贮饲料的营养成分。 蛋白质含量提高，粗纤维含量下降，半干贮品质 得到改善，获得了色、味、嗅、质地及完好率均 为上乘的优质半干贮饲料，并可抑制霉菌生长、 防止腐败和延缓二次发酵，提高了半干贮饲料的 完好率和利用率。
二、酶工程技术在农业中的应用
• 由于酶制剂主要作为催化剂与添加剂使用 ，从而带动了许多产业的发展。应用酶工 程对农产品进行深加工，是人们努力的一 个方向。乳制品加工则需要用凝乳酶和乳 糖酶。此外，酶工程在饲料加工领域也有 重大应用。
1、酶工程应用于农产品的深加工 利用α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构 酶的催化功能，以玉米淀粉等为原料生产 高果糖浆等。乳制品加工则需要用凝乳酶 和乳糖酶。农副产品的加工和综合利用需 要用纤维素酶、果胶酶和木质素酶。此外 ，从木瓜中提取的木瓜蛋白酶，提高活性 和固定化以后，可以被用来酿制啤酒和制 造果汁。
制作者：生科11101班
第一组
酶的生产和应用的技术过程称为酶 工程。其主要任务是通过预先设计,经 人工操作而获得大量所需的酶,并利用 各种方法使酶发挥其最大的催化功能。 本文意在阐述近年来酶工程在分子水平 的研究进展,展示酶工程在医药、农业、 食品、环境保护等领域的应用进展,并 对其未来前景进行了展望。
