酶的应用绿色健康“酶”力无限

酶的应用“绿色健康，“酶”力无限“绿色健康，“酶”力无限医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、食品（包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂）、饲料、皮革、造纸和化工等工业领域

酶参与了生物体内所有的生命活动和生命过程执行具体的生理功能-唾液、胃液中的消化酶，凝血酶等清除有害物质,起保卫作用-过氧化物酶，朝氧化物岐化酶等协同激素等生理活性物质在体内发挥信号转换,传递与放大作用,调节生理功能-蛋白激酶催化代谢反应,建立各种各样代谢体系与代谢途径-葡萄糖、氨基酸、核酸代谢酶是生物学有力的研究工具基因工程工具酶基因组学蛋白组学酶和工农业生产与医学实践有着密切的关系工业用酶：淀粉糖业农业用酶：饲料医疗用酶：蛋白酶检测试剂抗病毒等新药物开发Contentsofchapter81、酶在医药方面的应用2、酶在食品方面的应用3、酶在轻工、化工方面的应用4、酶在环境保护中的应用GoGoGoGo5、酶在生物技术方面的应用Go8.1酶在医药方面的应用用酶进行疾病的诊断用酶进行疾病的治疗用酶制造各种药物1、通过酶活力变化进行疾病诊断酶疾病与酶活力变化淀粉酶胰脏疾病，肾脏疾病时升高；肝病时下降胆碱酯酶肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等，活力下降酸性磷酸酶前列腺癌、肝炎、红血球病变时，活力升高碱性磷酸酶佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺机能亢进时，活力升高；软骨发育不全等，活力下降谷丙转氨酶/谷草转氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高γ-谷氨酰转肽酶（γ-GT）原发性和继发性肝癌，活力增高至200单位以上，阻塞性黄疸、肝硬化、胆道癌等，血清中酶活力升高醛縮酶急性传染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力显著升高胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指肠溃疡，活力下降磷酸葡糖变位酶肝炎、癌症，活力升高乳酸脱氢酶肝癌、急性肝炎、心肌梗塞，活力显著升高；肝硬化，活力正常端粒酶癌细胞中含有端粒酶，正常体细胞内没有端粒酶活性山梨醇脱氢酶（SDH）急性肝炎，活力显著提高脂肪酶急性胰腺炎，活力明显增高，胰腺癌、胆管炎患者，活力升高肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力显著升高；肌炎、肌肉创伤，活力升高α－羟基丁酸脱氢酶心肌梗塞、心肌炎，活力增高磷酸己糖异构酶急性肝炎，活力极度升高；心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力明显升高鸟氨酸氨基甲酰转移酶急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力明显升高乳酸脱氢酶同工酶心肌梗塞、恶性贫血，LDH1增高；白血病、肌肉萎缩，LDH2增高；白血病、淋巴肉瘤、肺癌，LDH3增高；转移性肝癌、结肠癌，LDH4增高；肝炎、原发性肝癌、脂肪肝、心肌梗塞、外伤、骨折，LDH5增高葡萄糖氧化酶测定血糖含量，诊断糖尿病亮氨酸氨肽酶（LAP）肝癌、阴道癌、阻塞性黄疸，活力明显升高2、用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断

酶测定的物质用途葡萄糖氧化酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病葡萄糖氧化酶+过氧化物酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病尿素酶尿素测定血液、尿液中尿素的量，诊断肝脏、肾脏病变谷氨酰胺酶谷氨酰胺测定脑脊液中谷氨酰胺的量，诊断肝昏迷、肝硬化胆固醇氧化酶胆固醇测定胆固醇含量，诊断高血脂等DNA聚合酶基因通过基因扩增，基因测序，诊断基因变异、检测癌基因PKU苯丙酮尿症脑发育受阻，严重脑力呆滞，智商0－50苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病体检表中有关酶的选项3、酶在疾病治疗方面的应用酶名来源用途淀粉酶胰脏、麦芽、微生物治疗消化不良，食欲不振蛋白酶胰脏、胃、植物、微生物治疗消化不良，食欲不振，消炎，消肿，除去坏死组织，促进创伤愈合，降低血压脂肪酶胰脏、微生物治疗消化不良，食欲不振纤维素酶霉菌治疗消化不良，食欲不振溶菌酶蛋清、细菌治疗各种细菌性和病毒性疾病尿激酶人尿治疗心肌梗塞，结膜下出血，黄斑部出血链激酶链球菌治疗血栓性静脉炎，咳痰，血肿，下出血，骨折青霉素酶蜡状芽孢杆菌治疗青霉素引起的变态反应L-天冬酰胺酶大肠杆菌治疗白血病超氧化物歧化酶微生物，植物，动物预防辐射损伤，治疗红斑狼疮，皮肌炎，结肠炎凝血酶动物，蛇，细菌，酵母等治疗各种出血病胶原酶细菌分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治疗溃疡右旋糖酐酶微生物预防龋齿胆碱酯酶细菌治疗皮肤病，支气管炎，气喘溶纤酶蚯蚓溶血栓弹性蛋白酶胰脏治疗动脉硬化，降血脂核糖核酸酶胰脏抗感染，祛痰，治肝癌尿酸酶牛肾治疗痛风溶菌酶栓溶酶类与心血管疾病凝血酶健美生消化酶—帮助肠胃蠕动【产品规格】90片／瓶【食用方法】成人每日3片，随主餐服用【成分(每片含)】1)消化蛋白质：木瓜蛋白酶50毫克、菠萝蛋白酶30毫克；2)消化脂肪：脂肪酶30毫克；3)消化碳水化合物/淀粉：淀粉酶50毫克；4)消化乳制品：乳糖酶30毫克；5)消化纤维：纤维素酶15毫克。另含：能抑制过多胃酸的葡萄糖酸钙，能缓解反胃薄荷叶和茴香【适用人群】·消化不良者·肠胃疾病患者·大病初愈者消化酶类

美国医学家W·F·安德森等人对腺苷脱氨酶缺乏症（ADA缺乏症）的基因治疗，是世界上第一个基因治疗成功的范例。1990年9月14日，安德森对一例患ADA缺乏症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的基因所替代。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受酶治疗。经治疗后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。谢德尔，19994、酶在药物制造方面的应用

酶主要来源用途青霉素酰化酶微生物制造半合成青霉素和头孢菌素11-β-羟化酶霉菌制造氢化可的松L-酪氨酸转氨酶细菌制造多巴（L-二羟苯丙氨酸）β-酪氨酸酶植物制造多巴α-甘露糖苷酶链霉菌制造高效链霉素核苷磷酸化酶微生物生产阿拉伯糖腺嘌呤核苷（阿糖腺苷）酰基氨基酸水解酶微生物生产L-氨基酸5’-磷酸二酯酶桔青霉等微生物生产各种核苷酸多核苷酸磷酸化酶微生物生产聚肌胞，聚肌苷酸无色杆菌蛋白酶细菌由猪胰岛素（Ala-30）转变为人胰岛素（Thr-30）核糖核酸酶微生物生产核苷酸蛋白酶动物、植物、微生物生产L-氨基酸β-葡萄糖苷酶黑曲霉等微生物生产人参皂甙-Rh21、青霉素酰化酶制造半合成抗生素是半合成抗菌素生产上有重要作用的酶.1928年发现第一个抗生素青霉素，临床应用抗生素已有40多年历史。长期大量使用抗生素，造成细菌的抗药性，使天然的青霉素疗效下降,因此研究细菌耐药性原因，改造原有青霉素结构，用人工的方法合成。青霉素酰化酶在其中具重要作用。由6-APA合成新型青霉素或由7-ACA合成新型头孢霉素;青霉素和头孢菌素同属于-内酰胺抗生素,是最有发展前途的抗生素.催化如下逆反应头孢霉素青霉素酰化酶7-ACA(7-氯基头孢霉烷酸)青霉素酰化酶制造半合成抗生素(续)(1)不同来源的青霉素酰化酶对温度和pH值的要求不同;(2)同一来源的青霉素酰化酶在催化水解反应和合成反应时所要求的反应条件不相同.(3)催化反应时还要注意6-APA(7-ACA)与侧链羟酸衍生物(R-COOH)的比例.注意点:2、ß-酪氨酸酶制造多巴背景:帕金森综合症是1817年英国医师Parkinson所描述的一种大脑中枢神经系统发生病变的老年性疾病；主要症状是手指颤抖，肌肉僵直，行动不便。病因:由于遗传原因或人体代谢失调，不能由酪氨酸生成多巴（dopa)或多巴胺（神经介质）多巴是治疗帕金森氏综合症的重要药物。ß-酪氨酸酶可催化L-酪氨酸或邻苯二酚生成二羟苯甲氨酸（多巴）。反应式注意点：

（1）温度、pH（2）控制好氧化进程。3、核苷磷酸化酶制造阿糖腺苷可催化核苷生成阿糖苷。阿糖苷是抗癌和抗病毒药物，其中阿糖腺苷疗效显著。阿糖腺苷（阿拉伯糖腺嘌呤核苷）可由嘌呤核苷磷酸化酶催化阿糖尿苷（阿拉伯尿嘧啶核苷）转化而成。过程尿苷阿糖尿苷阿糖苷化学法阿拉伯糖取代核糖核苷磷酸化酶8.2酶在食品方面的应用表8-1酶在食品方面的应用-1

酶

来源

主要用途-淀粉酶枯草杆菌、曲霉、黑曲霉发酵原料淀粉液化、制造葡萄糖、饴糖、果葡糖浆、纺织品退浆-淀粉酶麦芽、巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌制造麦芽，啤酒酿造糖化酶根霉、黑曲霉、红曲霉、内孢霉发酵原料淀粉糖化，制造葡萄糖、果葡糖异淀粉酶气杆菌、假单胞杆菌制造直链淀粉，麦芽糖蛋白酶胰脏、木瓜、枯草杆菌、霉菌洗涤剂，皮革加工，丝绸脱胶，啤酒澄清，水解蛋白右旋糖酐酶霉菌牙膏、漱口水、牙粉添加剂表8-1酶在食品方面的应用-2

酶名

来源

主要用途果胶酶霉菌果汁、果酒的澄清葡萄糖异构酶放线菌、细菌制造果葡糖、果糖葡萄糖氧化酶黑曲霉、青霉蛋白加工、食品保藏柑苷酶黑曲霉水果加工、去除桔汁苦味橙皮苷酶黑曲霉防止柑桔罐头及桔汁出现混浊氨基酰化酶霉菌、细菌由DL-aa生产L-aa天冬氨酸酶大肠杆菌、假单胞杆菌反丁烯二酸制造天冬氨酸磷酸二酯酶桔青霉、曲霉降解RNA、生产单核苷酸色氨酸合成酶细菌生产色氨酸核苷磷酸化酶酵母生产ATP纤维素酶木霉、青霉食品、发酵、饲料加工一、酶在食品保鲜方面的应用1、食品除氧保鲜葡萄糖氧化酶去氧防变质2、蛋类制品脱糖保鲜3、食品灭菌保鲜溶菌酶防止细菌污染，保鲜二、酶在食品工业方面的应用食品工业是最早和最广泛应用酶的部门之一，已有几十种酶成功地应用于食品工业；20世纪50年代以来，以淀粉酶与葡萄糖异构酶为基础制备葡萄糖的工艺获得成功，使淀粉加工业成为酶制剂的主要用户;近年来，氧化还原酶的开发为食品工业增添了新活力；世界食品用酶60%是NovoNordisk公司提供的;1、酶在淀粉类食品生产方面的应用酸水解法生产葡萄糖浆，在右旋糖浆当量值（DE）高于55时产生异味；50年代末，日本成功应用酶法生产葡萄糖淀粉30~40%淀粉浆调pH6.0~6.5加水添加-淀粉酶,85~90oC保温45min糊精冷却至55~60oC，pH4.5~5.0，适量糖化酶保温48hr葡萄糖工艺（1）酶法生产葡萄糖注意事项1、利用喷射液化器，淀粉液化成糊精效果更佳；2、采用高温淀粉酶时，液化温度可提高到105~115oC；3、为保持

-淀粉酶稳定性，通常加入定量CaCl2，NaCL4、淀粉注解化程度以控制淀粉液DE值在15~20范围为宜5、-淀粉酶和糖化酶都要求达到一定纯度,不含或少含葡萄糖苷转移酶；6、也可采用固定化糖化酶将糊精连续转化为葡萄糖全世界淀粉糖产量达1000多万吨，其中70%为果葡糖浆；1966年日本首先用游离葡萄糖异构酶工业化生产果葡糖浆；葡萄糖甜度是蔗糖的70%，果糖的甜度是蔗糖的倍,使用果糖，糖用量少，血糖不易升高，具滋润肌肤的作用（2）果葡糖浆的生产

生产工艺简单流程淀粉葡萄糖层析浓度40~45%精制葡萄糖液(DE》96)调pH6.5~7.0，0.01MMgSO4，60~70oC，加异构酶果葡糖浆

（3）饴糖的生产大米或糯米研磨粉浆浓度18~20B’pH6.0~6.5淀粉酶，85~90oC液化液（糊精）冷却至62oC，-淀粉酶，

保温

麦芽糖（4）糊精、麦芽糊精生产淀粉低程度水解产物；（5）环状糊精的生产采用环状糊精葡萄糖苷转移酶生产2、酶在蛋白制品加工方面的应用以蛋白质为主要成分的制品称为蛋白制品，如1、乳制品2、蛋制品3、鱼制品4、肉制品;酶在蛋白制品加工中的主要用途是改善组织，嫩化肉类，转化废弃蛋白质为供人类使用或作为饲料的蛋白质浓缩液，增加蛋白的价值和可利用性；不同来源的蛋白酶在反应条件和底物专一性上有很大差别食品工业中应的主要有中性和酸性蛋白酶动植物来源的蛋白酶在食品工业中应用广泛；不同来源的蛋白酶对食品作用后的效果不同，如，不同蛋白酶水解蛋白的位点不同，产生的小肽结构不同，导致调味剂的味道不同（1）水解蛋白的生产（2）氨基酸的生产（3）明胶的生产（4）干酪的生产（5）低乳糖奶的生产3、酶在果蔬加工方面的应用（1）柑橘制品去除苦味柚苷酶脱苦味（2）柑橘罐头防止白色混浊橙皮苷酶防止混浊（3）果蔬制品脱色（4）酶在果汁生产中的应用果胶酶澄清作用是第一个用于果汁处理工业中的酶1930年，美国和德国同时建立了用果胶酶澄清苹果汁的工艺；果胶在植物中作为一种细胞间隙充填物质而存在，在酸性和高浓度糖下形成凝胶，是制造果冻、果酱的基础，却导致压榨和澄清的困难；果胶酶处理溃碎果实，可加速果汁过滤，促进澄清；世界果胶酶销售达酶制剂总销售额的3%（5）酶在果酒生产中的应用三、酶在食品添加剂生产方面的应用指为改善食品品质和色香味及防腐和加工工艺需要而加入食品中的化学合成或天然物质;按添加剂功能分为酸味剂、增味剂、甜味剂、乳化剂、增稠剂、强化剂等；生物催化剂酶在食品添加剂生产中已广泛应用；应用1、酶在酸味剂生产中的作用2、酶在食品增味剂（鲜味剂）生产中的作用3、酶在甜味剂生产中的作用4、酶在乳化剂生产中的应用四、酶在改善食品的品质和风味方面的应用用酶改善食品的品质、风味与颜色（1）风味酶的发现与应用风味物质占世界添加剂市场的10~15%，占市场价值的25%天然调味料制造分两大类：分解型和抽出型1）洋葱风味酶；2）奶油风味酶；（2）面包制造过程中加α-淀粉酶，蛋白酶（3）含蔗糖饮料生产中加蔗糖酶（4）可溶性鱼蛋白水解产物生产中去苦味；（5）乳制品特有香味色素：占食品添加剂的0.5~0.8%的消耗量，目前较多用纤维素酶和果胶酶处理果皮提取。8.3酶在轻工、化工方面的应用用酶进行原料处理用酶生产各种轻工、化工产品用酶增强产品的使用效果。一、酶在原材料处理方面的应用作用:缩短原料处理时间，提高处理效果，提高产品质量，改善劳动条件，减轻劳动强度类别(1)发酵原料的处理；(2)纺织原料的处理；(3)造纸原料的制浆；(4)生丝的脱皮处理；(5)羊毛的除垢;(6)皮革的脱毛处理;(7)烟草原料的处理;(8)甜菜糖蜜的处理.酶水解了毛根部的毛囊蛋白而使毛松动脱落。蛋白酶分解皮纤维间质中的可溶性蛋白质，使皮纤维进一步松散软化。加速蛋白质的分解染色温度降低皮革脱毛与软化加酶洗涤剂生丝脱胶与羊毛染蛋白酶回本章目录二、酶在轻工产品制造方面的应用将原料转变为所需的产品，除去某些不需要的物质而得到所需的产品1、酶法生产L-氨基酸2、酶法生产有机酸3、酶法制造化工原料乙酰-DL—AlaL—Ala+乙酸 乙酰-D—AlaAminoacylase

氨基酰化酶泵储罐反应产物离心机消旋反应器固定化酶柱子晶体L-AlaL-AlaA-D-AlaA-L-AlaA-D-Ala三、加酶增强产品的使用效果应用领域1、加酶洗涤剂2、加酶牙膏、牙粉和嗽口水3、加酶饲料4、加酶护肤用品1、加酶洗涤剂1914年，罗门首先发明了复合冼涤剂；1962年，丹麦Novo公司首次推出加酶冼衣粉；1998年全球洗涤剂用酶销售额达亿美元，是工业酶最大应用领域洗涤用酶条件（1）碱性下能使用；（2）表面活性剂（LAS、AOS）存在下，很少失活；（3）洗涤辅助成分存在下不失活；（4）洗涤温度下不失活。磷酸和盐类漂白剂在高温下对食具有损害，而酶不会；最广泛使用的是碱性蛋白酶，对金属螯合剂EDTA、重金属和巯基试剂不敏感，有较大耐热性，550C放置30min仍保持大部分活力；其它酶还有：脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶等；蛋白酶占50%，糖类分解酶占27。8%；脂肪酶占22%2、加酶牙膏、牙粉和嗽口水洁齿、减少牙垢、防龋齿；可添加到洁齿用品中的酶有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、右旋糖酐酶等，右旋糖酐酶对预防龋齿有显著效果3、加酶饲料1994~1998年饲料用酶年平均增长率为11%，高于同期工业酶制剂总体增长率5%的一倍；酶在饲料中的作用（1）补充畜禽内源酶的不足，增加可消化性（2）解除饲料中抗营养因子（3）良好安全性和减少环境污染；例：植酸酶在饲料中的应用；2000年中国配合饲料年产量达65000kt，添加酶的量以0.1%计需酶65000t，而2000年中国用于饲料的酶制剂6500t，只占10%1993年，中国饲料工业办公室与中国发酵工业会在江苏召开全国酶在饲料工业上的应用研讨会诺和诺德公司、中芬合作肇庆市华芬饲料有限公司、珠海溢多利有限公司进行了有效的工作4、加酶护肤用品溶菌酶清除皮肤表面死亡的细胞；超氧物歧化酶（SOD）清除皮肤表面自由基，抗衰老另外还有碱性磷酸酶、弹性蛋白酶、尿酸酶等BACK8.4酶在环境保护中的应用环境监测废水处理过氧化