酶工程技术在生物化工中的应用

酶工程技术在生物化工中的应用

陈荣林

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摘要：酶在各行各业的应用是通过酶工程技术对原料进行生物催化。通过生物催化制备，酶在不同的工业领域发挥着不同的作用。目前，酶工程技术在现代生化工业中的研究正在深入。酶工程的主要任务已从单纯的提高酶产量转变为特性研究和酶生物学性质的改变，对提高各行业的经济效益具有十分重要的现实意义。

关键词：酶工程技术；生物化工；应用

1酶工程技术概述

1.1生物酶

（1）生物酶的特性。生物酶本质上属于蛋白质，其主要成分是DNA。生物酶的分子结构是由长链氨基酸组成，与蛋白质相似，具有很强的催化作用。生物酶的特性如下：第一，它们可以随时调节酶的活性。由于存活的蛋白酶具有良好的特性，不同类型的蛋白酶可以利用一定的机理相互结合，从而提高其催化活性；第二，生物酶具有特异性，只对化合物自身起催化作用；三是生物酶的催化效率较高，是普通催化剂的1013倍；第四，酶的稳定性差，其正常催化受一些因素影响，导致蛋白质问题和酶活性的消失。（2）生物酶作用。生物酶的主要功能是催化。它包括分解酶和合成酶，每种酶都含有不同种类的生物酶。不同的生物酶具有不同的催化作用。例如，溶菌酶可以发挥抗菌和抗炎作用；果胶酶能水解聚半乳糖酸酯；脂肪酶能水解脂肪酸和甘油；蛋白酶可以水解酪蛋白、明胶等。

1.2酶工程技术原理

在酶工程技能的实施过程中，主要是经过生物酶的催化反应，改动放置在同一生物反应容器中的动植物细胞、微生物细胞、酶等原材料和催化酶的性质，使其发挥不同的作用。在反应过程中，由于生物酶的化学反应速率会受到生物酶分子活性的影响，生物酶制剂的分离纯化技能能够有效地进步纯度、收率和活性。

1.3酶工程技能的研究

人们首先在食品工业中使用酶，借助微生物中的酶来生产泡菜、腐乳和泡菜。1857年，法国微生物学家巴斯德和德国化学家利比奇发现，酵母细胞的发酵是酿酒的原因。在接下来的100年里，人们从对什么是酶的讨论到酶工程已经成为一门独立学科的事实，已经有了质的腾跃。直到20世纪70年代，固定化酶的生产及其相关技能扩展了其使用范围。我国对酶工程的研究逐步深化。该技能在实践使用中包含了许多丰富的内容，如酶分离纯化技能、酶源开发技能等。基因工程的技能优势能够改动酶的结构，增强酶的稳定性，构成具有特定序列的氨基酸结构，生产具有良好功用特性的生化产品。酶的存在对现代生化工业的发展起着重要作用。

2酶工程技术的研究

结合酶工程技术的实际发展，对现代生化工业相关技术的研究更加深入。鉴于酶工程技术的重要作用，相关行业越来越重视它。随着技术本身的进步，酶工程技术进入了一个新的历史发展时期。酶工程技术的发展为许多行业提高经济效益创造了条件。此外，提高酶活性不仅可以实现生物酶的引入，而且可以在很大程度上提高催化效率。基因工程是酶工程技术应用的关键环节。基因技术的应用可以改变酶的结构，从而形成特殊的氨基酸结构，为深化产品生产创造便利。此外，在酶工程技术的应用中，还应注重外部因素。因此，员工应发挥自身的积极作用，确保酶处于临界状态，从而发挥酶的积极作用。

3酶工程技术的实际应用

3.1在畜牧业中的应用

它在这一领域的应用可以追溯到19世纪。结合当时我国畜牧业发展的实际，微生物复合酶、淀粉酶等动物饲料相继出现，为畜牧业的发展创造了新的活力。在饲料中添加生物酶可以缩短生物生产过程，充分利用某些特定的生物酶，在一定程度上提高动物的抵抗力，大大改善动物疾病的状况，降低畜牧业的生产成本。此外，一些生物污染物富含大量蛋白质。此时，充分利用生物酶可以实现生活垃圾的循环利用，将垃圾转化为蛋白质饲料，也为畜牧业的发展提供了新的机遇。

3.2酶膜反应器的应用

在食物范畴，酶膜反响器首先用于淀粉水解、蛋白质水解生产生物活性肽、纤维素水解生产麦芽糖、功用活性多肽、氨基酸、乳糖水解和乳清蛋白多肽、食用油中脂肪水解、食物添加剂澄清等，果汁和葡萄酒、肉类嫩化促进风味物质的构成和功用活性物质的合成。酶膜是将酶反响与膜的挑选性渗透性结合起来，以强化酶反响过程中的传质的反响器。一般将活性组分酶固定在膜外表或膜内，使膜一起具有分离功用和催化功用。此外，酶和底物在反响器中混合，催化后进行超滤。酶膜反响器可操作单相或两相，这对两相操作尤其有利。两个不互溶相别离坐落膜的两侧。底物经过膜孔与固定在膜外表的酶分子相互作用，催化反响在膜外表发生。固定酶的膜有两种：疏水膜和亲水膜：一种是酶固定在疏水膜的水侧，脂相经过膜；另一种是酶固定在亲水膜的脂质侧，水相经过膜。一般，依据过滤物质的性质挑选适宜的膜材料进行过滤。亲水性膜材料可以减少蛋白质物质对膜外表的污染。因而，经过膜改性前进膜材料的亲水性、减少膜污染、前进膜通量、延伸膜运转时刻是膜材料范畴的研讨热门。随着膜技能的不断发展和使用，酶膜反响器已广泛使用于生物、医药、食物、化工、环境等范畴。固定化酶膜技能及怎么处理固定化酶膜运转中的污染问题已成为酶工程范畴的研讨热门和难点。

3.3生物传感器技能的使用

生物传感器技能在食物检测中的使用是经过一个由生物材料、传感器和具有化学分子辨认功用的信号放大器组成的集成体系来实现的。依据生物传感器中的分子辨认元件，可将其分为五类：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器、安排传感器和免疫传感器。由于其结构特色，生物传感器技能具有操作简单、响应速度快、损耗少、自动化程度高、在线操作等优点。现在，生物传感器技能首要用于检测肉类食物的生熟程度、口感和新鲜度。此外，它还可用于检测食物添加剂，如亚硫酸盐和农药残留。随着食物种类和数量的不断添加，食物检测技能受到了极大的挑战。现在，我国最常用的食物生物检测技能包含PCR技能、生物酶技能、生物芯片技能和生物传感器技能。这些技能的使用在必定程度上前进了食物安全监测的效率。因而，相关技能人员和研讨人员应深入分析食物检测中的各种生物技能，并进行合理的使用和创新，以促进我国食物安全办理的有效发展。

3.4酶工程在制药业中的使用

酶工程的原理是充分利用酶、细胞器和细胞的特定催化功用，经过生物反响设备和相关技能手段生产和加工人们所需的药物。酶工程技能是化学技能与酶理论深度结合而产生的一门新技能。固定化细胞和固定化酶技能在药物生产中有着广泛的使用。固定化酶的科学使用有助于药物分子的全过程合成和相应的药物转化。现在，许多维生素C是经过微生物转化取得的。酶工程药学研讨的首要内容包含酶反响器、细胞固定化和产药酶的来源。固定化酶技能和固定化细胞技能已在许多地区投入使用，使生产的药物具有较高的效果。

4结论

综上所述，酶工程技能的发展和使用对生物化学相关范畴产生了深远的影响，社会各界愈加重视生物技能的潜在价值和或许的经济效益。例如，酶工程技能被整合到新药开发的许多环节中。这项技能不只可认为珍稀药材提供维护，还可以协助一些药材前进自身的活性成分，从而协助它们前进实践效果。因而，酶工程技能的使用远景非常广阔。企业需要加大投入，促进酶工程技能的前进。

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