[课件]酶工程总结PPT

化剂的人工合成研究。
5 与 酶-生物催化 相关会议
❖ Gordon Research Conferences--enzyme ❖ Harden - Enzymes: Nature's molecular machines ❖ Southeast Enzyme Conference ❖ Texas Enzyme Mechanism Conference ❖ Midwest Enzyme Chemistry Conference ❖ Enzyme Engineering Conference ❖ Novel Enzymes ❖ New England Membrane Enzyme Group (NUTMEG) Conference ❖ Taiwan enzyme mechanism conference ❖ Biotechnology & Enzyme Catalysis ❖ European Symposium on Enzymes in Grain Processing
2.3 当前酶工程的研究热点：
• 研制分解纤维素和木质素的酶、低分子有机物聚合酶、 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
其中固定化酶技术是酶工程的核心。实际上有了 酶的固定化技术，酶在工业生产中的利用价值才真正 得以体现。
实例 1
酶工程产品益 生源，用于饲 料添加剂
实例 2
酶工程产品万寿胶囊 用于补充人体营养物质
实例 3 生态复合酶制剂，用于改善环境

介质特性
蛋白质纯化过程常用的几种离子交换剂
名称 种类 阴离子交换剂 DEAE-纤维素 弱碱性 氨乙基纤维素 弱碱性 DEAE-纤维素 碱性稍强 DEAE-Sephacel DEAE-Sephadex 弱碱性 QAE-Sephadex 阳离子交换剂 CM-纤维素 CM-Sephadex 弱酸性 弱酸性 解离基团 二乙氨基乙基 氨乙基 三乙氨基 二乙氨基乙基 二乙氨基乙基 二乙氨基乙基 -2-羧丙基 羧甲基 羧甲基 交换当量 0.1～1.1 － 0.5～1.0 1.3～1.5 3.0～4.0 2.6～3.4 － 4～4.5
5、
微生物酶的发酵生产
（1）培养基
碳源 氮源 无机盐类 生长因子 pH值
（2） 酶的发酵生产方式

固体发酵法
液体深层发酵法 温度
通气和搅拌
pH值
固体发酵车间
（3 ） 提高酶产量的措施 添加诱导物
酶的作用底物
酶的反应产物 酶的底物类似物

降低阻遏物浓度
表面活性剂 添加产酶促进剂
与合适的载体重组、重组子筛选与鉴定 转入工业生产用的宿主（工程菌或工程细胞），如米曲霉
酶的工业化生产
克隆酶基因的宿主-载体系统应具备的特性
所希望的酶占细胞总蛋白量的比例要高; 菌体容易大规模培养，生长无特殊要求； 载体与宿主相容，且能在宿主中稳定维持； 宿主的蛋白酶尽可能少； 宿主菌对人安全，不分泌毒素。超速冷冻离心机Fra bibliotek凝胶过滤 原理
介质的特性
类型 葡聚糖凝胶 Sephadex G-10 G-15 G-25 G-50 G-75 G-100 G-150 G-200 葡聚糖/双丙烯胺凝胶 Sephacryl S-200 S-300 S-400 工作范围（相对分子质量） <200 <150 1 000～6 000 1500～30 000 30 000～70 000 4 000～150 000 5 000～400 000 5 000～800 000 5 000～250 000 10 000～1 500 000 20 000～8 000 000 床体积/（ml/g干胶） 2～3 2.5～3.5 4～6 9～11 12～15 15～30 20～30 30～40

（如热稳定性和难降解常是毒性或致敏性成分的共性）
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• 生产食品酶制剂的菌种的安全性
1.潜在的产毒素性
如一些细菌、放线菌，导致食物中毒
2.潜在的致病性
3.安全菌株
已确定无致病性、不产毒素的菌种，尤其是在
安全用于食品酶制造方面有悠久历史的微生物，
即使经过改造，仍然是产生安全菌种的最优选
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•特点：
1.产品中存在酶工程采用的基因改造序列 2.产品中存在酶工程采用的氨基酸序列修饰成分 3.产品具有本身的酶工程所设计的性状和功能
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三、酶工程食品的研究进展
• 1953年开始研究酶的固定化 • 1967年酶反应器问世 • 1969年，日本首次用固定化酶技术生产L-氨基酸 • 20世纪50~60年代，酶修饰技术
一、酶工程概述
• 【酶工程/酶反应技术】
在一定的生物反应器内，通过对酶制剂的 改组、修饰、固定或创造新的酶类制品等 途径，改善酶制剂的稳定性、催化能力、 专一性、调节性及使用条件，寻求和开发 耐极端条件的酶产品。
耐高温、耐酸碱、 耐盐、耐有机溶剂
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•
酶工程研究内容
1. 化学/初级酶工程
（动/植/微生物细胞 活/死/休止细胞、 整细胞、细胞碎片、 细胞器）
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酶的模拟技术
• 【模拟酶/人工酶/酶模型】采用有机化学、生 物化学等方法，设计和合成一些比天然酶简单， 但又具有天然酶中起主导作用的结构和催化功 能的非蛋白质分子或蛋白质分子。
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五、酶工程食品的应用
定点突变
天然酶 基因
随机突变、筛选
分子杂合

交联法 通过双功能试剂，将酶和酶联结成网状 结构的方法。交联法使用的交联剂是戊 二醛等水溶性化合物。 包埋法
将酶包裹在多孔的载体中
一、吸附法
1. 物理吸附法
• 静止法 • 电沉积法 • 反应器上直接吸附法 • 混合浴或振荡浴吸附法
优点： 固定化时酶分子的构象很少
或基本不发生变化。
缺点： 结合力弱，易解吸附。 载体： 纤维素、琼脂糖、活性炭、
二、抗体酶的催化特征
1. 与天然酶相比抗体酶的特点 能催化一些天然酶不能催化的反应 有更强的专一性和稳定性 催化作用机制不同 2. 抗体酶和非催化性抗体作用的比较 更高的反应特异性 反应的可逆性 反应的量效性 反应过程
为底物提供良好的微环境 催化基团必须相对于结合点尽可能同底物的 功能团相接近 应具有足够的水溶性，并在接近生理条件下 保持其催化活性

设计中：


三、模拟酶的分类


分类依据 Kirby分类法 按照模拟酶的属性 Kirby分类法 单纯酶模型 机理酶模型 单纯合成的酶样化合物
1. Kirby分类法

液体干燥法
将一种聚合物溶于一种沸点低于水且与水不溶的有机溶剂中， 加入酶的水溶液，以油溶性表面活化剂，制成第一乳液。把它 分散于含有保护性胶质、聚丙烯醇和表面活性剂，形成第二乳 液。在不断搅拌、低温和真空条件下蒸出有机溶剂，得到含酶 微胶囊。

其他方法 脂质体包埋法、纤维包埋法等
三、共价交联法
双功能试剂：常用的是戊二醛
包埋法—微胶囊法
常用材料： 聚酰胺膜 火棉胶 硝化纤维 聚苯乙烯 壳聚糖等
微胶囊固定化酶制备方法

界面聚合法
将酶水溶液和亲水单体用一种与水不溶的有机溶剂制成乳化液， 再将溶于同一种有机溶剂的疏水单体溶液边搅拌边加入到上述 乳化液中，在乳化液中的水相和有机相之间的界面发生聚合作 用，酶即被包埋于聚合体膜中。