酶工程第九章酶的应用

酶工程第九章酶的应用第一页，共九十九页，编辑于2023年，星期二概述酶催化的高效性、特异性、产品的高效回收和反应体系的简单等优点使酶工程技术成为现代生物技术的生要支柱之一随着酶的工业化生产发展,酶已广泛应用于工业,农业，医药、环保及科研等领域酶分子修饰、酶和固定化酶等酶工程技术的发展，使酶的应用显示出更加广阔美好的前景。酶工程技术已成为生物技术和产业之间的重要桥梁酶的应用包括各种游离酶、固定化酶以及修饰酶等在食品加工、轻工业、医学和能源等各个领域的应用。第二页，共九十九页，编辑于2023年，星期二多于80%的工业酶是水解酶;蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶是目前工业应用的三大酶系；植物来源的酶木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、麦芽淀粉水解酶、大豆脂肪氧合酶动物酶猪胰蛋白酶、胃脂肪酶酶制剂等级工业级、食品级、医药级酶是通过催化活性来识别和出售，而不是质量工业酶制剂对酶稳定性要求干燥品，25℃保持6个月；4℃保持12个月；液体酶,25℃保持3个月；4℃保持6个月酶制剂的价格与其活力及纯度有很大关系。工业酶制剂的来源及特点第三页，共九十九页，编辑于2023年，星期二(1)食品加工用酶，特别是生产低聚糖的酶类；(2)饲料用酶，重点是植酸酶；(3)纺织用酶，特别提到的是原果胶酶（protopectinase)的开发与应用；(5)临床诊断用酶、治疗用酶、化妆品用酶。目前发达国家酶制品开发热点：第四页，共九十九页，编辑于2023年，星期二第一节酶在医药方面的应用当身体内缺乏某种酶时,代谢反应受到障碍,导致疾病的产生,因此酶制剂作为药物可以治疗很多疾病,具有疗效显著,副作用小的特点.随着酶分子修饰和酶固定化等酶技术的发展,将不断扩大酶在医药方面的应用.原理第五页，共九十九页，编辑于2023年，星期二主要的医药用酶酶名来源主要用途淀粉酶胰脏、麦芽、微生物治疗消化不良蛋白酶胰脏、胃、植物、微生物治疗消化不良、消炎、消肿、促愈合、降血压脂肪酶胰脏、微生物治疗消化不良纤维素酶霉菌治疗消化不良溶菌酶蛋清、细菌治疗手术性出血、咯血、镇痛、浮肿尿激酶人尿治疗心肌梗塞、结膜下出血链激酶链球菌治疗血栓性静脉炎、咳痰、血肿、骨折、外伤链道酶链球菌治疗炎症、血管栓塞、清洁外伤面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血病青霉素酰化酶微生物制造半合成青霉素、头孢霉素超氧物岐化酶微生物、血液、肝脏预防辐射，治疗红斑狼疮、皮肌炎、结肠炎、氧中毒第六页，共九十九页，编辑于2023年，星期二酶在医药方面的应用可归纳为下列3方面:(1)用酶进行疾病的诊断(2)用酶治疗各种疾病(3)用酶制造各种药物第七页，共九十九页，编辑于2023年，星期二一、酶在疾病诊断方面的应用诊断的准确性很大程度上决定了治疗效果的好坏;由于酶的催化特点使酶学诊断方法成为可靠、简便又快捷的诊断方法;酶学诊断方法包括两个方面一是根据体内原有酶活力的变化来诊断某些疾病;二是利用酶来测定体内某些物质的含量，从而诊断某些疾病第八页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（一）根据体液内酶活力的变化诊断疾病健康人体液内所含有的某些酶的量是恒定在某一范围的。若出现某些疾病，则体液内的某种或某些酶的活力将会发生相应的变化。故此，可以根据体液内某些酶活力变化情况，而诊断出某些疾病。原理第九页，共九十九页，编辑于2023年，星期二表9-1酶在疾病诊断方面的应用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时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、软化骨、骨癌、甲状旁腺机能亢进时活力升高；软骨发育不全等活力下降。谷丙转氨酶肝炎等肝病、心肌梗塞等活力升高谷草转氨酶肝病、心肌梗塞时活力升高胃蛋白酶胃癌时活力升高；十二指肠溃疡时，活力下降磷酸葡糖变位酶肝炎、癌症时，活力升高醛缩酶癌症、肝病、心肌梗塞等活力升高-葡萄糖醛缩酶肾癌及膀胱癌，活力升高碳酸酐酶坏血病、贫血病活力升高乳酸脱氢酶癌症、肝病、心肌梗塞活力升高第十页，共九十九页，编辑于2023年，星期二1、酸性磷酸酶前列腺癌患者及出现肝炎、甲状旁腺机能亢进，红血球病变等疾病时，血清中酸性磷酸酶的活力都会升高为了鉴别血清中增加的酸性磷酸酶是来自前列腺还是其它组织器官，可进一步采用某些抑制剂进行选择性的抑制作用，有助于进一步作出确切的诊断2、碱性磷酸酶佝偻疾、软化症、瘤、广泛性转移癌、甲状旁腺贡能亢进、黄疸性肝脏疾病等，患者血清中碱性磷酸酶活力升高，再结合其它物理、化学、酶学等诊断方法，可进一步确诊是何种疾病营养不良引起的佝偻疾病，用此法比X-射线灵敏度还要高，软发育不全等疾病，引起患者血清中碱性磷酸酶的活力下降第十一页，共九十九页，编辑于2023年，星期二3、转氨酶血清中谷丙转氨酶（GPT）和谷草转氨酶（GOT）的活力测定已在肝脏疾病和心肌梗塞等疾病的诊断中得到广泛的应用;急性传染性肝炎、肝硬化和阻塞性黄疸肝炎的患者，其血清中GOT和GPT的活力升高。4、乳酸脱氢酶5、乳酸脱氢酶同工酶在心肌梗死、肝癌、肝炎等患者血清中，酶活力显著升高。同工酶：具相同底物特异性而结构不同的一群酶；病患者同工酶含量变化；用醋酸纤维薄膜电泳或琼脂膜电泳分离鉴定。第十二页，共九十九页，编辑于2023年，星期二6、葡萄糖磷酸异构酶急性肝炎患者血清中此酶活力极度升高；心肌梗死、肾炎、脑溢血患者此酶活力显著升高；7、胆碱酯酶8、端粒酶传染性肝炎、肝硬化、风湿、营养不良时，活力降低；通过检测端粒酶活性诊断癌变；第十三页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（二）用酶测定体液中某些物质的量诊断疾病酶具有专一性强、催化效率高等特点，可利用酶来测定体内某些物质的含量，从而诊断某些疾病。原理疾病体内物质酶糖尿病葡萄糖葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶痛风病尿酸尿酸酶心血管病高血压胆固醇胆碱脂酶、胆固醇氧化酶第十四页，共九十九页，编辑于2023年，星期二实例1、利用葡萄糖氧化酶检测葡萄糖含量，诊断糖尿病

2、用葡萄糖氧化酶和过氧化酶检测葡萄糖含量，诊断糖尿病

3、利用尿素酶测定尿素含量诊断肝、肾病变;4、利用胆固醇氧化酶测定胆固醇含量诊断高血脂症

5、利用谷氨酰胺测定脑脊液中谷氨酰胺含量，诊断肝硬化、肝昏迷;6、利用DNA聚合酶进行基因诊断、检测癌基因第十五页，共九十九页，编辑于2023年，星期二7、酶标免疫测定，酶联免疫吸附法把酶与抗体或抗原结合，制成酶标抗体或抗原；再与待测的抗原（抗体）相结合成酶-抗体-抗原复合体；再借助酶的催化特性进行定量测量，测出复合体中酶的含量，从而计算出欲测的抗体或抗原的量；通过抗体或抗原的量就可诊断某种疾病常用于检测免疫球蛋白、甲胎蛋白、胰鸟素、雌雄激素、乙肝三系等指标。单克隆抗体生产技术为酶标免疫测定带来广阔的应用前景。（Enzyme-linkedimmunosorbentassay,ELISA)过程第十六页，共九十九页，编辑于2023年，星期二二、酶在疾病治疗方面的应用酶作为药物可以治疗多种疾病而且具有疗效显著、副作用小的特点，应用越来越广泛酶来源用途抗体酶分子修饰、诱导消除致病抗原降纤酶蛇毒溶血栓溶纤酶蚯蚓溶血栓凝血酶动物、细菌、酵母治疗血病第十七页，共九十九页，编辑于2023年，星期二1、蛋白酶是临床上使用最早、用途最广的药用酶之一；功用使蛋白质构造成和功能发生变化,对细胞运动、组织破坏、变形、激素活化、受体配基相互作用、感染、细胞增殖都有影响注意事项抗原反应、局部过敏来源动植物，如胰蛋白酶、菠萝蛋白酶、胃蛋白酶等（1）消化剂蛋白酶在医药中最早应用，治疗消化不良和食欲不振；类别胰凝乳蛋白酶，前体在肝脏中生成，在小肠中活化剂型片剂给药方式口服第十八页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（2）消炎剂由StreptomycesgriseusK1生产数种蛋白酶混合，含中性碱性蛋白酶、氨基肽酶、羧肽酶等，用于手术后、外伤的消炎，还可治疗副鼻腔炎、咳痰困难；机理分解一些蛋白质和多肽，使炎症部位坏死组织溶解，增加组织通透性，抑制浮肿，促进病灶附近组织积液排出并抑制肉芽的形成给药方式口服、局部外敷或肌肉注射。（3）治疗高血压机理蛋白酶催化运动迟缓素原及胰血管舒张素原水解，除去部分肽段后生成运动迟缓素及胰血管舒张素，使血压下降副作用引起抗原反应给药方式静脉注射第十九页，共九十九页，编辑于2023年，星期二改进酶分子修饰技术、蛋白质工程、基因工程；美国加利福尼亚应用蛋白质工程对蛋白酶改性，除去对治疗部位以外的组织毒性相关遗传密码美国Genetch公司应用基因工程法生产中性蛋白酶。第二十页，共九十九页，编辑于2023年，星期二2、α-淀粉酶治疗消化不良，食欲不振3、脂肪酶治疗消化不良，食欲不振第二十一页，共九十九页，编辑于2023年，星期二4、溶菌酶（胞壁质酶，muramidase)在蛋清中含量最高；1922年弗莱明发现并命名了溶菌酶；1936年，麦耶（Meyer)发表了精制溶菌酶报告；1945年，奥尔德顿采用膨土岩吸附法从鸡卵蛋白中得到结晶好的溶菌酶；具抗菌、消炎、镇痛作用；治疗手术性出血、咯血、鼻出血、分解脓液、消炎镇痛，治疗外伤性浮肿，增强放射性治疗效果机理：作用于细菌的细胞壁（肽聚糖），可使其溶解死亡对人体副作用小对抗生素有耐药性的细菌同样起溶菌作用；与抗生素联合使用，可提高疗效。用量减少到原来1%第二十二页，共九十九页，编辑于2023年，星期二5、超氧物歧化酶功用抗辐射、对红斑狼疮、皮炎、结肠炎及氧中毒等有显著疗效机理催化超氧负离子（O2-）进行氧化还原反应，使机体免遭（O2-）的损害特性SOD未发现有任何明显的副作用，也不会产生抗原性。，是一种多功效低毒性的药用酶。缺点稳定性差，在血浆中半衰期6~10min改进酶分子化学修饰第二十三页，共九十九页，编辑于2023年，星期二6、L-天门冬酰胺酶第一种治疗癌症的酶。特别对白血病有显著疗效；原理L-天冬酰胺酶催化天门冬酰胺水解生成L-天门冬氨酸和氨。人体正常细胞有天门冬酰胺合成酶可自已合成L-天门冬酰胺而使蛋白质合成不受影响，而癌细胞缺乏此酶，蛋白合成受阻，导致癌细胞死亡。注意事项过敏反应（发热、恶心、呕吐、体重下降），体克，使用前应作皮下试验；1994年，美国Enzon公司应用聚乙二醇修饰L-天冬酰胺酶得到FDA认证，用于治疗淋巴性白血病第二十四页，共九十九页，编辑于2023年，星期二7、尿激酶具溶解血栓功能；通过注射给药；8、纳豆激酶9、凝血酶催化血纤维蛋白水解，激活纤溶酶，溶解血栓功效；催化血纤蛋白原水解，生成不溶性血纤维蛋白，促进血凝第二十五页，共九十九页，编辑于2023年，星期二10、组织纤溶酶原激活剂催化纤溶酶原水解，促进纤溶；11、乳糖酶12、核酸类酶水解乳糖成葡萄糖和半乳糖，治疗腹泻、腹胀抑制不良基因和某些病毒基因的复制与表达；第二十六页，共九十九页，编辑于2023年，星期二进展：基因工程技术开发新治疗用酶制剂美国FDA承认Genzyme公司应用基因工程法生产的葡萄糖脑苷酯酶，治疗高血压病；意义改变了该酶只能从人的肝脏中得到的状况；效益1999年，Genzyme公司销售该酶的收入约2.307亿美元第二十七页，共九十九页，编辑于2023年，星期二三、酶在药物制造方面的应用酶在药物制造方面的应用是利用酶的催化作用将前体物质转变为药物，这方面的利用日益增多，已有不少药物包括一些贵重的药物都是由酶法生产的第二十八页，共九十九页，编辑于2023年，星期二1、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。第二十九页，共九十九页，编辑于2023年，星期二由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)第三十页，共九十九页，编辑于2023年，星期二(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:第三十一页，共九十九页，编辑于2023年，星期二2、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。第三十二页，共九十九页，编辑于2023年，星期二3、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第三十三页，共九十九页，编辑于2023年，星期二4、无色杆菌蛋白酶制造人胰岛素作用:催化猪胰岛素（A-30）转变为人胰岛素（T-30）人胰岛素与猪胰岛素只在B链第30位的氨基酸不同，无色短杆菌（Achromobacterlydicus)蛋白酶可特异性催化胰岛素B链羧基末端上的氨基酸置换反应，由猪胰岛素（Ala30)转变为人胰岛素(Thr30)，增加疗效。过程：在无色杆菌蛋白酶作用下，猪胰岛素第30位的丙氨酸水解除去；然后在同一酶作用下，使之与苏氨酸丁酯偶联；再用三氟乙酸（TFA）和苯甲醚除去丁醇，得人胰岛素。第三十四页，共九十九页，编辑于2023年，星期二5、多核苷酸磷酸化酶生产聚肌胞聚肌胞具诱导干扰素(INF)的功能;广谱抗病毒、抑制肿瘤细胞生长、增强免疫力6、-D-葡萄糖苷酶制造抗肿瘤人参皂甙是人参主要成分，抗肿瘤效果显著；第三十五页，共九十九页，编辑于2023年，星期二第二节酶在食品方面的应用食品和轻工业部门是酶使用最广泛的领域。大规模工业生产的-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、葡萄糖异构酶、果胶酶、脂肪酶、纤维素酶、葡萄糖氧化酶等大部分都在轻工和食品方面应用。酶的作用：促进了新产品、新工艺和新技术的发展；增加产品产量，提高产品质量，降低原材料消耗，改善劳动条件，减轻劳动强度。原因：酶具有催化效率高，专一性强和作用条件温和等特点，固定化酶更具有稳定性好，可连续生产较长时间，容易与产物分离等优越性第三十六页，共九十九页，编辑于2023年，星期二酶在食品方面的应用酶来源主要用途-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、牙粉添加剂第三十七页，共九十九页，编辑于2023年，星期二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、饲料加工第三十八页，共九十九页，编辑于2023年，星期二一、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，保鲜第三十九页，共九十九页，编辑于2023年，星期二二、酶在食品生产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;第四十页，共九十九页，编辑于2023年，星期二1、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）酶法生产葡萄糖第四十一页，共九十九页，编辑于2023年，星期二注意事项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第四十二页，共九十九页，编辑于2023年，星期二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1.5~1.7倍,使用果糖，糖用量少，血糖不易升高，具滋润肌肤的作用（2）果葡糖浆的生产第四十三页，共九十九页，编辑于2023年，星期二

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，加异构酶果葡糖浆第四十四页，共九十九页，编辑于2023年，星期二1、层析除去Ca++解除对葡萄糖异构酶抑制；2、Mg++、Co++是葡萄糖异构酶的激活剂；3、不同来源异构酶最适pH不同，生产时控制pH在6.5~7.0，防止碱性时葡萄糖分解使糖浆色泽加深；4、温度升高，反应平衡向有利于果糖方向变化，但超过70oC，异构酶失活，温度以60~700C为宜；5、将异构化后混合糖中葡萄糖与果糖分离，再异构化葡萄糖，得高果糖浆注意事项第四十五页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（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

麦芽糖第四十六页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（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第四十七页，共九十九页，编辑于2023年，星期二2、酶在蛋白质类食品生产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第四十八页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（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）低乳糖奶的生产第四十九页，共九十九页，编辑于2023年，星期二3、酶在果蔬类食品生产方面的应用（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Z.J.Kertesz和德国A.Mehlitz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第五十页，共九十九页，编辑于2023年，星期二三、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；第五十一页，共九十九页，编辑于2023年，星期二应用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第五十二页，共九十九页，编辑于2023年，星期二四、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；第五十三页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（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。第五十四页，共九十九页，编辑于2023年，星期二第三节酶在轻工、化工方面的应用轻工业与人们日常生活息息相关酶在轻工业方面促进了新产品、新工艺和新技术的发展；酶制剂的广泛应用，提高产品质量、降低原材料消耗、改善劳动条件，减轻劳动强度;酶在轻工化工方面的应用，概括起来主要有3种用途(1)酶在原材料处理方面的应用(2)酶在轻工化工产品制造方面的应用(3)加酶增强产品的使用效果第五十五页，共九十九页，编辑于2023年，星期二一、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.第五十六页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（1）发酵原料的处理淀粉用-淀粉酶和糖化酶进行处理;纤维素纤维素酶纤维素的研究与应用在国际上普遍受关注，仍有不少问题有待解决戊聚糖存在于植物原料中，可用戊聚糖酶处理第五十七页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（2）纺织原料的处理增强纤维的强度和光便于纺织，需先上浆漂白、印染之后，需将浆料除去，称之退浆;两道工序均需-淀粉酶.传统牛仔裤用浸渍过次氯酸钠或高锰酸钾的浮石进行“石磨”丹麦Novo公司首先用纤维素酶处理牛仔布的棉纤维，有种古朴的感觉Trichodermareeser的酸性纤维酶处理纤维棉和麻的纤维，产生自然和软性，除去纤维表面的毛，使纤维表面发出光泽;中性纤维素酶处理牛仔布后，着色率提高;纤维表面用酶处理后，纤维与肌肤的接触更加惬意;蛋白酶对毛面料处理，使西装面料得到极大改善第五十八页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（3）造纸原料的制浆木质素问题造纸原料中含木质素，易使纸变为褐色，强度降低，影响纸的质量;化学法碱性硫酸盐和二氯化盐处理，致癌，环境污染;酶法木质素酶水解1994年，美国波士顿召开美国工业微生物会议，酶在制纸、纸浆产业上的应用成为一个令人关注的问题.纸张漂白酶法（木聚糖酶）有希望代替氯法1998年，日本开始应用，1999年年处理量46000t纸浆，市场销售额30亿日元;加拿大ICI公司液态木聚糖酶“ECOPULPX-200”，处理30min每天生产900t的优质纸浆；每吨成本2美元以下，化学法每吨4美元;纸的回收再利用美国有1/3的纸进行回收利用化学法每吨30美元酶法美国农业部威司康欣洲森林产品实验室（Forestproductslaboratory)用纤维素酶处理，每吨3美元，机理还不清第五十九页，共九十九页，编辑于2023年，星期二(4)生丝的脱胶处理采用胰蛋白酶、木瓜蛋白酶等处理，可进行丝胶蛋白水解(5)羊毛的除垢除鳞垢，使之着色；用枯草杆菌蛋白酶处理第六十页，共九十九页，编辑于2023年，星期二(6)皮革的脱毛处理原料皮的软化几千年来人们都是用动物排泄物提取物进行皮革软化的，罗马作家普林格（Pliny)曾报道两千年前，人们用鸽粪进行皮革处理。近世纪，人们利用狗粪便进行皮革处理。1908年，德国的罗门（Rohm)发明了Oropon标准软化工艺，用酶代替排泄放进行皮革软化，即采用屠宰动物的胰脏提取物，含有胰蛋白酶（trypin).第六十一页，共九十九页，编辑于2023年，星期二(7)烟草原料的处理纤维素酶等进行烟梗、烟末处理，提高质量；硝酸还原酶等处理，增加香气；淀粉酶、蛋白酶处理，比例协调；(8)甜菜糖蜜的处理蜜二糖酶处理，减少棉子糖影响；第六十二页，共九十九页，编辑于2023年，星期二二、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、酶法制造化工原料第六十三页，共九十九页，编辑于2023年，星期二1、酶法生产L-氨基酸将底物转化为L-氨基酸，或将DL-氨基酸拆分而生产L-氨基酸过程化学合成的N-酰基DL-酰基氨基酸经L-氨基酸酰化酶不对称水解生成L-氨基酸和DL-酰基氨基酸，后者再进行不对称水解，如此反复DL-酰基氨基酸几乎都转化成L-氨基酸L-苯丙氨酸、L-色氨酸、L-天门冬氨酸、L-丙氨酸、L-赖氨酸等生产均是第六十四页，共九十九页，编辑于2023年，星期二例：L-赖氨酸由己内酰胺水解酶生产尼龙副产品环己烯DL—氨基--己内酰胺化学合成水解酶L-赖氨酸D-赖氨酸DL-型L-型第六十五页，共九十九页，编辑于2023年，星期二（2）酶法生产核苷酸核苷酸在食品和医药等方面有重要作用，可用多种酶生产5’-核苷酸：5’-磷酸二脂酶水解RNA肌苷酸IMP：腺苷酸脱氨酶水解AMP5’-肌苷酸、5’-鸟苷酸：核苷磷酸化酶AMP、ATP：核苷酸磷酸化酶第六十六页，共九十九页，编辑于2023年，星期二2、酶法生产有机酸L-苹果酸、L-酒石酸3、酶法制造化工原料在常温常压下生产，减少投资；如腈水合酶的应用；第六十七页，共九十九页，编辑于2023年，星期二三、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、加酶护肤用品第六十八页，共九十九页，编辑于2023年，星期二1、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4.98亿美元，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%第六十九页，共九十九页，编辑于2023年，星期二2、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第七十页，共九十九页，编辑于2023年，星期二3、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第七十一页，共九十九页，编辑于2023年，星期二4、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、尿酸酶等第七十二页，共九十九页，编辑于2023年，星期二第四节酶在环境保护方面的应用第七十三页，共九十九页，编辑于2023年，星期二一、酶在环境监测方面的应用1、利用胆碱酯酶检测有机农药污染；2、利用乳酸脱氢酶的同工酶监测重金属污染；3、通过-葡聚糖苷酸酶监测大肠肝菌污染；4、利用亚硝酸还原酶检测水中亚硝酸盐浓度第七十四页，共九十九页，编辑于2023年，星期二1、利用胆碱酯酶检测有机农药污染有机农药是胆碱酯酶的一种抑制剂,可通过检测胆碱酯酶活性变化来判定是否受有机磷农药污染;胆碱脂酶催化胆碱酯水解生成胆碱和有机酸第七十五页，共九十九页，编辑于2023年，星期二2、利用乳酸脱氢酶的同工酶监测重金属污染乳酸脱氢酶有5种同工酶,镉铅使SLDH5活性升高,汞使SLDH1活性升高,铜使SLDH4活性降低第七十六页，共九十九页，编辑于2023年，星期二3、通过β

-葡聚糖苷酸酶监测大肠肝菌污染大肠杆菌中的β-葡聚糖苷酶会将4-甲基香豆素-β-葡聚糖苷酸水解,生成甲基香豆素,在紫外下发荧光,由此监测水或食品中是否有大肠杆菌第七十七页，共九十九页，编辑于2023年，星期二4、利用亚硝酸还原酶检测水中亚硝酸盐浓度固定化亚硝酸还原酶,制成电极检测水中亚硝酸含量,反应如下:第七十八页，共九十九页，编辑于2023年，星期二二、酶在废水处理方面的应用废水含淀粉、蛋白质、脂肪：有氧无氧下微生物处理，或通过固定化相应酶；冶金含酚废水：固定化酚氧化酶；第七十九页，共九十九页，编辑于2023年，星期二含硝酸盐、亚硝酸盐的废水：固定化相应酶处理使硝酸根、亚硝酸根逐步还原，最终成氮气。第八十页，共九十九页，编辑于2023年，星期二三、酶在生物可解降材料开发方面的应用利用脂肪酶的有机介质催化合成聚酯类物、聚糖酯类物质；利用蛋白酶或脂肪酶合成多肽类或聚酰胺类物质第八十一页，共九十九页，编辑于2023年，星期二第五节酶在生物技术领域的应用第八十二页，共九十九页，编辑于2023年，星期二酶是生物体及其代谢过程中必不可少的生物催化剂，在生物工程中有着无法替代的作用；生物工程中的技术主要包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程，都是以生物体及其代谢过程为主要研究对象。上几节阐述了酶在发酵工程中的应用本节主要介绍酶在细胞工程、基因工程中的几个关键性的作用，包括：（1）去除细胞壁；（2）大分子切割；（3）大分子连接第八十三页，共九十九页，编辑于2023年，星期二一、酶在去除细胞壁方面的应用生物工程中去除细胞壁的必要性：1、胞内物质的提取2、原生质体的制备酶在去除细胞壁方面的优势：不损伤细胞其它成分不同种类细胞去除细胞壁的酶也不同。第八十四页，共九十九页，编辑于2023年，星期二原生质体的制备除去细胞壁后由细胞膜及胞内物质组成的微球体成为原生质体；原生质体释放图第八十五页，共九十九页，编辑于2023年，星期二种类细胞壁主要成分酶细菌阳性：肽多糖溶菌酶阴性：肽多糖、脂多糖溶菌酶+EDTA酵母外层：磷酸甘露糖+蛋白质磷酸甘露糖酶、蛋白酶内层：ß-葡聚糖ß-1，3-葡聚糖酶霉菌藻纲：几丁质、壳多糖壳多糖酶、几丁质酶、蛋白酶半知纲：几丁质、ß-葡聚糖ß-1，3-葡聚糖酶+几丁质酶植物纤维素、半纤维、木质素、果胶纤维素酶+半纤维酶+果胶酶第八十六页，共九十九页，编辑于2023年，星期二二、酶在大分子切割方面的应用生物大分子的切割过程要求在特定位点进行，只能借助于具有专一性的各种水解酶或其它酶类才能做到。用于生物大分子定点水解的酶很多：发酵工程中用-淀粉酶酶工程中用蛋白酶生产水解蛋白和氨基酸，用核糖核酸酶水解RNA生产核苷酸这里主要介绍在基因工程中常用的几种水解酶第八十七页，共九十九页，编辑于2023年，星期二1、限制性核酸内切酶(restrictionenzyme)

DNA内切酶（DNAendonucleases)