酶工程酶的应用

酶工程酶的应用第一页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶方法手段固定化酶水相有机相气相固相超临界相离子液体胶束体系修饰酶食品医药环境能源农业专一性强催化效率高反应温和反应器第二页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用工业用酶制剂的市场和发展历史1981年，全球工业酶制剂产量65,000t，产值4亿美元1985年，全球工业酶制剂产量75,000t，产值6亿美元1998年，全球酶制剂年销售额达16亿美元2001年，中国工业酶制剂总产量超过32万吨，产值6亿多元2008年，全球工业酶制剂销售额超过30亿美元第三页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用工业用酶制剂的市场和发展历史全球主要的酶制剂生产厂商

NovoNordisk（诺和诺德，丹麦）

Genencor（杰能科，美国）

Gist-Brocades（荷兰，已被Genencor收购）

Cultor（科特，芬兰）

Solvay（苏尔威，比利时，已被Genencor收购）

Chr.Hansen（汉森，丹麦）

RhonePonlenc（罗兰·普朗克，法国）

Quest（荷兰）第四页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用工业用酶制剂的市场和发展历史NovoNordisk®

公司简介1923年成立，总部位于哥本哈根，是世界领先的生物制药公司，在全球70个国家设有分支机构，销售遍及超过179个国家，在胰岛素开发和生产方面居世界领先地位Novozymes®(诺维信)是NovoNordisk下属子公司，专门生产各种酶制剂产品Novozymes®

还出版发行BioTimes®

杂志1994年Novozymes®

在天津经济技术开发区建立全球酶制剂生产基地，在北京中关村设立中国首家外资生物技术研发中心第五页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用工业用酶制剂的市场和发展历史Genencor®

公司简介Genencor®

是Danisco®

公司的子公司，是全球最大的工业用酶开发商和制造商之一，也是世界上最大的生物技术公司之一，开发、制造和提供高效且环保的酶制品Genencor®

在全球各地拥有10家制造基地，在80多个国家/地区开展业务，为全球各地的客户提供250多种蛋白质和酶产品，尤其在生物资源利用与转化、生物能源生产等领域用酶方面具有良好的业绩第六页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用工业用酶制剂的市场和发展历史酶制剂在各行业所占百分比第七页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用工业用酶制剂的市场和发展历史工业酶制剂的来源目前所用的工业酶中水解酶占了80%以上，其中蛋白酶、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、辣根过氧化物酶、大豆脂肪氧合酶等动物来源的酶猪胰蛋白酶、胃蛋白酶、马肝过氧化物酶、蛇毒磷酸酯酶等微生物来源的酶酵母醇脱氢酶、假单孢菌脂肪酶、青霉素酰化酶等第八页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用工业用酶制剂的市场和发展历史工业酶制剂的等级工业级食品级医药级工业酶制剂对酶稳定性的要求干燥品：25oC保持6个月；4oC保持12个月液体酶：25oC保持3个月；4oC保持6个月

酶制剂的纯度和催化活力决定了酶制剂的价格！注意：酶是通过催化活性来识别和出售，而不是质量！第九页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用工业用酶制剂的市场和发展历史酶制品研究开发的热点食品加工用酶，特别是生产低聚糖的酶类饲料用酶，重点是植酸酶纺织用酶，特别是原果胶酶（protopectinase)的开发与应用化妆品用酶药用酶：临床诊断用酶、治疗用酶等第十页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶的应用酶在医药方面的应用酶在食品方面的应用酶在轻工和化工领域的应用酶在环境保护方面的应用酶在生物技术方面的应用第十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用医用酶简史2500多年前，中国用麴治疗消化不良的疾病1894年，日本高峰让吉利用米曲霉淀粉酶治疗消化不良20世纪初，用胰岛素治疗糖尿病；1978年，Genentech公司在E.coli

中表达出胰岛素酶在医药方面的应用可归纳为下列三方面用酶进行疾病的诊断用酶治疗各种疾病用酶制造各种药物第十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断酶学诊断根据体内原有酶活性的变化来诊断某些疾病利用酶来测定体内某些物质的含量，从而诊断某些疾病基本原理和依据健康人体内某些酶量和活力是恒定在一定范围内的人体患病时，由于组织、细胞受到损伤，或者代谢异常，导致体内某些酶活性发生相应的变化第十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断体内酶活性变化与相应的疾病（表）酶疾病与酶活性变化淀粉酶活性升高：胰脏疾病、肾脏疾病；活性降低：肝病胆碱酯酶活性降低：肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等疾病酸性磷酸酶活性升高：前列腺癌、肝炎、红细胞病变碱性磷酸酶活性升高：佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺功能亢进；活性降低：软骨发育不全谷丙转氨酶活性升高：肝病、心肌梗死等谷草转氨酶活性升高：肝病、心肌梗死等-谷氨酰转肽酶活性升高：原发性和继发性肝癌（200单位以上）、阻塞性黄疸、肝硬化、胆管癌等第十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断体内酶活性变化与相应的疾病（续表）酶疾病与酶活性变化醛缩酶活性升高：急性传染性肝炎、心肌梗死胃蛋白酶活性升高：胃癌：活性升高；十二指肠溃疡：活性降低磷酸葡萄糖变位酶活性升高：肝炎、癌症-葡萄糖醛缩酶活性升高：肾癌、膀胱癌乳酸脱氢酶活性升高：肝癌、急性肝炎、心肌梗死；乳酸脱氢酶同工酶LDH1

增高：心肌梗死、恶性贫血；LDH2

增高：白血病、肌肉萎缩；LDH3

增高：白血病、淋巴肉瘤、肺癌；LDH4

增高：转移性肝癌、结肠癌；LDH5

增高：肝炎、原发性肝癌、脂肪肝、心肌梗死等第十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断体内酶活性变化与相应的疾病（续表）酶疾病与酶活性变化端粒酶检出活性：癌症碳酸酐酶活性升高：坏血病、贫血等山梨醇脱氢酶活性升高：急性肝炎（显著升高）5’-核苷酸酶活性升高：阻死性黄疸、肝癌脂肪酶活性升高：急性胰腺炎（显著升高）、胰腺癌、胆管炎肌酸磷酸激酶活性升高：心肌梗死（显著升高）、肌炎、肌肉创伤单胺氧化酶活性升高：肝脏纤维化、糖尿病、甲状腺功能亢进磷酸己糖异构酶活性升高：急性肝炎（极度升高）、心肌梗死、急性肾炎、脑溢血第十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断根据体内酶活性变化诊断疾病实例(1)酸性磷酸酶（acidphosphatase，EC3.1.3.2）来源于骨、肝、肾、胰等，催化磷酸单酯水解（pH5～6，37oC）诊断依据——前列腺癌患者及出现肝炎、甲状旁腺功能亢进，红血球病变等疾病时，血清中酸性磷酸酶的活力都会升高采用某些抑制剂的选择性抑制作用，可以检测特定的病变部位乙醇、酒石酸：抑制前列腺酸性磷酸酶，对红细胞源性的较弱Cu2+、甲醛：抑制红细胞酸性磷酸酶，对前列腺源性的较弱活性测定方法定磷法（检测产物磷酸浓度的变化速率，钼蓝显色光度法）其他方法第十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断根据体内酶活性变化诊断疾病实例(2)碱性磷酸酶（alkalinephosphatase，EC3.1.3.1）主要由造骨细胞产生，催化磷酸单酯水解（pH9.5～10，37oC）诊断依据活性升高——骨骼疾病、甲状旁腺功能亢进、黄疸性肝炎等活性降低——软骨发育不全佝偻病的检测：高灵敏度活性测定方法（同“酸性磷酸酶”）第十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断根据体内酶活性变化诊断疾病实例(3)谷丙转氨酶（GPT，EC2.6.1.2）和谷草转氨酶（GOT，EC2.6.1.1）GPT催化Ala与-酮戊二酸之间的氨基转移反应GOT催化Asp与-酮戊二酸之间的氨基转移反应第十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断根据体内酶活性变化诊断疾病实例(3)谷丙转氨酶（GPT，EC2.6.1.2）和谷草转氨酶（GOT，EC2.6.1.1）诊断依据——肝脏疾病致使酶活性升高急性传染性肝炎诊断——GPT和GOT活性急剧升高肝病诊断——肝硬化和阻塞性黄疸肝炎，GPT和GOT活性升高心肌梗死——GOT活性显著升高活性测定方法酮酸与2,4-二硝基苯肼显色法（生成2,4-二硝基苯腙，棕红色）第二十页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断根据体内酶活性变化诊断疾病实例(4)乳酸脱氢酶（LDH，EC1.1.1.27）及其同工酶催化乳酸脱氢生成丙酮酸（2,4-二硝基苯肼显色法测定其活力）诊断依据LDH同工酶可采用醋酸纤维薄膜电泳或琼脂膜电泳分离乳酸脱氢酶活性升高：肝癌、急性肝炎、心肌梗死；乳酸脱氢酶同工酶LDH1

增高：心肌梗死、恶性贫血；LDH2

增高：白血病、肌肉萎缩；LDH3

增高：白血病、淋巴肉瘤、肺癌；LDH4

增高：转移性肝癌、结肠癌；LDH5

增高：肝炎、原发性肝癌、脂肪肝、心肌梗死等第二十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断根据体内酶活性变化诊断疾病实例(5)葡萄糖磷酸异构酶（glucosephosphateisomerase，EC5.3.1.9）催化6-磷酸葡萄糖异构化为6-磷酸果糖（pH7.8，37oC）诊断依据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第二十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断根据体内酶活性变化诊断疾病实例(6)胆碱酯酶（cholinesterase，EC3.1.1.8）催化胆碱酯水解，生成胆碱和有机酸诊断依据：发生传染性肝炎、肝硬化、风湿、营养不良等疾病时，血清中胆碱酯酶活性下降(7)端粒酶（telomerase）核糖核蛋白的一种，包含蛋白质和RNA，催化端粒合成和延长诊断依据：人体正常细胞内一般不能检测到端粒酶活性，但在分化程度较低的癌细胞中却可以明显检测到端粒酶活性第二十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断用酶测定体液中某些物质的量来诊断疾病（表）酶待测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，诊断糖尿病脲酶脲测定血液、尿液中脲的含量，诊断肝脏、肾脏病变尿酸酶尿酸检测痛风病谷氨酰胺酶谷氨酰胺测定脑脊液中Gln含量，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/测序，诊断基因变异，检测癌基因第二十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断用酶测定体液中某些物质的量来诊断疾病的实例(1)糖尿病诊断——葡萄糖测定利用葡萄糖氧化酶（glucoseoxidase，EC1.1.3.4）催化葡萄糖氧化的反应来定量检测血液/尿液中的葡萄糖含量可以制作成葡萄糖氧化酶电极进行方便地检测第二十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断用酶测定体液中某些物质的量来诊断疾病的实例(1)糖尿病诊断——葡萄糖测定葡萄糖氧化反应中生成的H2O2

在过氧化物酶催化下与某些化合物反应生成有色化合物，用光谱法进行定量检测可以将葡萄糖氧化酶与过氧化物酶共同制成试纸，便于血液/尿液中葡萄糖的检测第二十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断用酶测定体液中某些物质的量来诊断疾病的实例(2)肝脏、肾脏疾病检测——脲（尿素）测定脲酶（urease，EC3.5.1.5）专一性催化尿素的水解反应：尿液中尿素氮占总氮的80～90%；血液中尿素氮占非蛋白总氮的40～65%诊断依据肾机能障碍时，尿液中脲含量减少而血液中脲增加肝脏实质性病变时，脲的生成量减少，血液和尿液中的脲含量均下降第二十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病诊断用酶测定体液中某些物质的量来诊断疾病的实例(3)基因检测——癌症相关基因的检测DNA聚合酶（DNApolymerase，EC2.7.7.7）依赖于DNA的DNA聚合酶以DNA为模板和引物，催化脱氧核苷三磷酸聚合成DNAPCR扩增测序与正常基因序列比对第二十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病预防和治疗药用酶直接将酶作为药物治疗疾病药用酶专一性较强，疗效较好，但可能存在免疫排斥问题部分疾病的治疗用酶（表）治疗的疾病酶来源治疗消化不良、食欲不振淀粉酶胰脏、麦芽、微生物蛋白酶胰脏、胃、植物、微生物脂肪酶胰脏、微生物纤维素酶霉菌治疗心肌梗死尿激酶人尿液组织纤溶酶原激活剂转基因微生物、动物细胞第二十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病预防和治疗部分疾病的治疗用酶（续表）治疗的疾病酶来源溶血栓溶纤酶、蚓激酶蚯蚓纳豆激酶纳豆、纳豆生产菌豆豉纤溶酶豆豉生产菌降纤酶蛇毒抗癌、抗白血病L-天冬酰胺酶E.coliL-精氨酸酶微生物L-谷氨酰胺酶微生物L-组氨酸（脱氨）酶微生物预防辐射损伤和氧中毒超氧化物歧化酶（SOD）来源广泛治疗细菌性和病毒性疾病溶菌酶蛋清、微生物第三十页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病预防和治疗部分疾病的治疗用酶（续表）治疗的疾病酶来源治疗青霉素引起的过敏反应青霉素酶蜡状芽孢杆菌治疗出血性疾病凝血酶蛇、细菌、酵母等预防龋齿右旋糖酐酶微生物治疗动脉硬化、降血脂弹性蛋白酶胰脏抗感染、治疗肝癌核糖核酸酶胰脏治疗遗传缺陷病-半乳糖苷酶牛肝、人胎盘基因治疗，治疗病毒性疾病核酸类酶生物来源或人工改造治疗痛风尿酸酶牛肾清除致病性抗原抗体酶分子修饰、诱导第三十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病预防和治疗用酶进行治疗的实例(1)蛋白酶（proteinase）来源：以动植物来源为主，如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、菠萝蛋白酶、胃蛋白酶等主要功能：使蛋白质的构造和功能发生变化，对细胞运动、组织破坏、变形、激素活化、受体和配基相互作用、感染、细胞增殖等过程都有影响给药方式：口服给药，局部外敷、肌肉注射、静脉注射副作用：注射给药可引起人体免疫反应，过敏反应等（可以通过分子修饰降低抗原性）第三十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病预防和治疗用酶进行治疗的实例(1)蛋白酶（proteinase）治疗消化不良和食欲不振与淀粉酶、脂肪酶等制成复合制剂胰酶：胰蛋白酶+胰脂肪酶+胰淀粉酶；口服给药作为消炎剂治疗炎症机理：分解蛋白质和多肽，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，使血压下降第三十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病预防和治疗用酶进行治疗的实例(2)溶菌酶（lysozyme）1922年由弗莱明发现并命名；溶菌酶在蛋清中含量最高，具有抗菌、消炎、镇痛作用杀菌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可起到溶菌作用，因此可与抗生素联合使用，提高抗生素的疗效抗病毒机理与带负电荷的病毒蛋白、核酸等结合，形成复合物第三十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病预防和治疗用酶进行治疗的实例(3)超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD，EC1.15.1.1）催化超氧负离子（O2-）的氧化还原，生成O2

和H2O2来源广泛，从动物血液、多种植物中均可提取，也可通过微生物发酵获得功效：抗氧化、抗衰老、抗辐射，主要用于治疗红斑狼疮、皮肌炎、结肠炎、氧中毒等疾病给药：注射、口服、外用等方式，未见明显副作用第三十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病预防和治疗用酶进行治疗的实例(4)L-天冬酰胺酶（L-asparaginase，EC3.5.1.1）第一种治疗癌症的酶，对白血病有显著疗效（商品名Leunase®）作用机理癌细胞缺乏L-天冬酰胺合成酶，只能摄取外来的L-Asn而存活；L-天冬酰胺酶进入癌细胞后，分解L-Asn，切断了癌细胞的营养供应，从而导致癌细胞死亡有过敏反应！第三十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——疾病预防和治疗用酶进行治疗的实例(5)尿激酶（urokinase，UK，EC3.4.21.73）碱性蛋白酶，主要存在于哺乳动物尿液中，也可通过体外培养动物的肾细胞获得，具有溶解血栓的功能H-UK（54kDa）和L-UK（33kDa）作用机理：纤溶酶原（激活）纤溶酶纤溶酶催化水解血纤维蛋白、凝血因子等蛋白质水解用于治疗各种血栓性疾病，如心肌梗死、脑血栓等，一般静脉注射或局部注射给药，但专一性较差第三十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——药物生产药物的酶法生产利用酶的催化作用将前体物质转化为有活性的药物的技术过程生产的药物酶主要来源半合成青霉素、头孢菌素青霉素酰化酶微生物氢化可的松11-羟基酶霉菌多巴（L-二羟基苯丙氨酸）L-酪氨酸转氨酶细菌阿拉伯糖腺嘌呤核苷（阿糖腺苷）核苷磷酸化酶微生物聚肌苷酸、聚胞苷酸多核苷酸磷酸化酶微生物猪胰岛素(Ala30)转变为人胰岛素(Thr30)无色杆菌蛋白酶细菌人参皂苷-Rh2-葡萄糖苷酶黑曲霉等第三十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——药物生产药物的酶法生产实例1——青霉素酰化酶的应用青霉素酰化酶（penicillinacylase，EC3.5.1.11）在医药工业上广泛使用的一种酶，1973年已用于工业化生产，用于制造半合成青霉素和头孢菌素催化反应类型催化青霉素水解生成6-氨基青霉烷酸（6-APA）催化头孢菌素水解生成7-氨基头孢霉烷酸（7-ACA）催化6-APA或7-ACA的酰基化反应，生产半合成青霉素或半合成头孢菌素反应方向控制水解反应：弱碱性，pH7.0～8.0酰化反应：弱酸性，pH5.0～7.0第三十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——药物生产药物的酶法生产实例1——青霉素酰化酶的应用半合成青霉素的生产第四十页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——药物生产药物的酶法生产实例1——青霉素酰化酶的应用半合成头孢菌素（先锋霉素）的生产第四十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——药物生产药物的酶法生产实例2——神经递质多巴的生产“多巴（DOPA）”，学名为“3,4-二羟苯丙氨酸”，是一种重要的神经递质，用于治疗帕金森（Parkinson）综合症多巴合成的相关酶单酚单加氧酶（monophenolmonooxygenase，EC1.14.18.1）-酪氨酸酶（-tyrosinase，EC4.1.99.2）第四十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——药物生产药物的酶法生产实例2——神经递质多巴的生产单酚单加氧酶催化L-Tyr羟基化从邻苯二酚与丙酮酸、氨缩合制备（-酪氨酸酶催化）第四十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——药物生产药物的酶法生产实例3——人参皂苷Rh2

的生产人参皂苷Rh2

（ginsenosideRh2）属于三萜类皂苷，具有较强的抗肿瘤活性人参皂苷Rh2

在人参中含量很低，化学合成难度大

人参皂苷Rh2

与其他人参皂苷的差别在于糖基的种类和数目不同，因此可以从其他类型的人参皂苷经生物转化得到。第四十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在医药方面的应用——药物生产药物的酶法生产实例3——人参皂苷Rh2

的生产利用-D-葡萄糖苷酶（-D-glucosidase，EC3.2.1.21）催化人参二醇皂苷中-D-葡萄糖残基的水解制备人参皂苷Rh2第四十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用酶在食品方面的应用具有悠久的历史，也是目前应用酶制剂最广泛的领域食品保鲜应用食品生产食品添加剂生产改善食品的品质和风味第四十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品保鲜食品除氧保鲜O2

引起的食品变质氧化不饱和油脂，产生不良气味，降低营养价值食品褐变：食品中的多酚被氧化成醌类物质食品除氧葡萄糖氧化酶（glucoseoxidase，EC1.1.3.4）催化O2

的消耗在食品中，加入含葡萄糖和葡萄糖氧化酶的多孔保鲜袋第四十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品保鲜蛋白类制品脱糖蛋白类制品中混入的少量的葡萄糖与蛋白质长时间接触会影响这些制品的色泽和溶解性脱糖处理：使用葡萄糖氧化酶，在蛋白类制品成型前先除去糖食品灭菌保鲜微生物污染是导致食品腐败变质的重要原因溶菌酶（lysozyme，EC3.2.1.17）专一性地作用于细菌细胞壁肽聚糖中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰葡萄糖胺之间的-1,4-糖苷键，从而破坏细胞壁，使细菌溶解第四十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品生产古老的手工业部门食品工业是最早和最广泛应用酶的部门之一，已有几十种商品化的酶成功地应用于食品工业世界食品用酶中的60%由Novozymes公司提供酶在主要几类食品工业中应用淀粉类食品生产蛋白类食品生产果蔬类食品生产第四十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品生产淀粉类食品生产酶在淀粉类产品中的应用（表）酶用途-淀粉酶生产糊精、麦芽糊精-淀粉酶、糖化酶生产淀粉水解糖、葡萄糖-淀粉酶、-淀粉酶、支链淀粉酶生产饴糖、麦芽糖、啤酒酿造支链淀粉酶生产直链淀粉糖化酶、支链淀粉酶生产葡萄糖-淀粉酶、糖化酶、葡萄糖异构酶生产果葡糖浆、高果糖浆、果糖环糊精葡萄糖基转移酶生产环糊精第五十页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品生产淀粉类食品生产(1)葡萄糖生产-淀粉酶（-amylase，EC3.2.1.1）：随机从淀粉链中切开-1,4-糖苷键，生成中等分子量的糊精和部分还原糖糖化酶（glucoamylase，EC3.2.1.3）：作用于淀粉或糊精，从非还原端开始逐个水解-1,4-糖苷键，生成葡萄糖第五十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品生产淀粉类食品生产(2)用木糖异构酶生产果葡糖浆木糖异构酶（xyloseisomerase，EC5.3.1.5）能催化D-醛糖与D-酮糖之间的异构化反应其最适底物是D-木糖，但能催化D-葡萄糖生成D-果糖，现多采用固定化木糖异构酶来生产果葡糖浆主要工艺升高反应温度，使平衡向生成D-果糖的方向移动（吸热），最适温度60～70oC，控制异构化率42～45%脱色、精制、浓缩，得到固形物含量71%的果葡糖浆将D-葡萄糖从糖浆中分离，进一步异构化，可得高果糖浆第五十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品生产淀粉类食品生产(3)环糊精的生产由环糊精葡萄糖基转移酶（cyclodextringlucosyltransferase，CGTase，EC2.4.1.19）作用于淀粉而制得第五十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品生产蛋白类食品生产干酪（cheese）的生产干酪，即奶酪，是乳中的酪蛋白凝固而成的一种食品，主要含蛋白质、乳脂、维生素和少量无机盐凝乳蛋白酶生产干酪牛乳中含-、-、-三种酪蛋白-酪蛋白被凝乳蛋白酶催化水解成副-酪蛋白，释放出分子量6,000～8,000的可溶性糖肽副-酪蛋白能与Ca2+

结合而凝固-和-酪蛋白对Ca2+

敏感，又失去了-酪蛋白的抗凝固保护，因此一起凝固生成奶酪第五十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品生产果蔬类食品生产果胶酶在果汁和果酒生产中的应用果胶（pectin）是广泛存在于植物细胞壁中的一种天然多糖，主要结构是含-1,4-糖苷键的部分甲酯化的聚半乳糖醛酸果胶酶（pectinase）是一种多酶复合体系，是所有具有分解果胶质性能的酶的总称果胶酯酶（pectinesterase，PE，EC3.1.1.11）聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）分为内切（endo-PG，EC3.2.1.15）和外切（exo-PG，EC3.2.1.67）两种第五十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品生产果蔬类食品生产果胶酶在果汁和果酒生产中的应用水果中大量的果胶造成果肉压榨困难，出汁率低，果汁浑浊在果肉压榨之前，一般先将新鲜果肉用果胶酶处理，提高出汁率，有利于分离果肉，澄清果汁第五十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——食品添加剂生产食品添加剂为改善食品的品质和色、香、味，以及为了防腐和加工工艺需要而加入到食品中的天然的或化学合成的物质添加剂主要类型酸味剂——乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸等甜味剂——高果糖浆、阿斯巴甜等增味剂（鲜味剂）——L-谷氨酸及其盐、肌苷等乳化剂——甘油单酯、大豆磷脂、“起云剂”等其他食用色素、食用香精食品防腐剂、增稠剂等第五十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶在食品方面的应用——食品添加剂生产甜味剂阿斯巴甜（AsPartame）的合成第七章食品乳化剂甘油单酯的生产第七章酶的应用第五十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——改善食品品质和风味风味酶改善食品风味直接以酶制剂的形式加入到食品中以改善或强化食品风味的酶风味酶水解食物中的某些物质，释放出特殊的风味例：奶油风味酶作用于含乳脂和奶油的食品增强奶油香味面包/糕点制作-淀粉酶水解淀粉，产生麦芽糖和葡萄糖，有利于酵母利用并产生CO2，使面包变得松软-淀粉酶水解淀粉，产生麦芽糖，改善风味，防止面包老化蛋白酶水解蛋白质，有利于软化面筋，保持面包松软脱脂奶粉+乳糖酶改善糕点的色泽与质量脂肪酸氧化酶氧化分解不饱和脂肪酸，产生芳香味第五十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在食品方面的应用——改善食品品质和风味蔗糖酶处理食品催化蔗糖水解生成甜度更高的果糖，用于食品增甜苦味的去除氨肽酶/羧肽酶鱼蛋白中苦味肽水解-鼠李糖苷酶去除橙汁等柑橘类果汁中具有苦味的柚苷乳制品香味的提升脂肪酶/酯酶催化脂肪酸分解，增加香气和乳化性第六十页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用酶在轻工业方面的应用，促进了新产品、新工艺和新技术的发展酶制剂的广泛应用，提高了生产效率，降低原材料消耗，还提高了产品质量应用原料处理生产化工产品增强产品的使用效果第六十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——原料处理(1)发酵原料处理淀粉大部分微生物难以利用淀粉，必须先将淀粉水解成可利用的糖用-淀粉酶液化淀粉，而后用糖化酶处理制糖纤维素用纤维素酶处理、水解戊聚糖（木聚糖、阿拉伯糖等）戊聚糖存在于植物原料中用戊聚糖酶处理、降解第六十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——原料处理(2)纺织原料处理织物上浆和褪浆为增强纤维的强度和光滑性，便于纺织，需要先行上浆淀粉用-淀粉酶处理，达到合适黏度后上浆在漂白、印染工序之前，用-淀粉酶水解浆液，褪尽浆液布料表面纤维的处理丹麦Novo公司首先用纤维素酶处理牛仔布的棉纤维，增加面料的古朴的感觉里氏木霉（T.reesei）酸性纤维素酶处理棉和麻的纤维，除去纤维表面的毛，使纤维表面发出光泽，并产生自然和柔软性用蛋白酶处理羊毛面料，使西装面料的质量得到极大改善T.reesei第六十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——原料处理(3)纸浆的处理木质素去除传统化学方法：碱性硫酸盐和二氯化盐处理，致癌，环境污染酶处理法：采用木质素酶（ligninase）降解，大大减轻污染纸浆漂白传统化学方法：二氯化盐漂白处理酶处理法：木聚糖酶、半纤维素酶、木质素过氧化物酶等处理纸张回收利用利用纤维素酶除去旧纸张上的墨迹（机理不明）第六十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——原料处理(4)生丝脱胶天然蚕丝表面包裹着一层丝胶，为提高丝的质量，可采用胰蛋白酶、木瓜蛋白酶或微生物蛋白酶在温和条件下处理脱胶(5)羊毛除垢羊毛表面的鳞垢是由蛋白质堆积而成的聚合体，可以用枯草杆菌蛋白酶除去，提高羊毛的着色率(6)皮革软化和脱毛几千年来人们利用动物排泄物提取物进行皮革软化，1908年，德国人Rohm改进软化工艺，用胰蛋白酶进行皮革软化目前已广泛使用碱性、中性蛋白酶水解毛囊中蛋白质而使毛脱落第六十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——原料处理(7)烟草原料处理用纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等进行烟梗、烟末处理，提高烟草的质量用硝酸还原酶和蔗糖转化酶处理烟草，可以增加香气用淀粉酶、蛋白酶处理，协调烟草中各种成分的比例(8)甜菜的处理为减少甜菜中棉子糖（一种三糖）对蔗糖结晶的影响，采用蜜二糖酶处理甜菜，将棉子糖水解成蔗糖和半乳糖，提高蔗糖产量和回收率第六十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——原料处理(9)植物油脱胶植物油在精炼时，需要脱除其中的磷脂，即脱胶处理采用磷脂酶作用于磷脂A1

或A2

位酯键，将疏水性的二脂肪酸甘油磷脂水解成亲水性的单脂肪酸甘油磷脂，通过水化作用除去第六十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——生产化工产品酶法生产L-氨基酸将底物前体转化成L-氨基酸将DL-氨基酸外消旋体拆分生产L-氨基酸实例氨基酰化酶光学拆分DL-酰基氨基酸天冬氨酸酶催化延胡索酸氨基化生产L-天冬氨酸己内酰胺水解酶生产L-赖氨酸噻唑啉羧酸水解酶合成L-半胱氨酸……第六十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——生产化工产品酶法生产L-氨基酸例：由外消旋DL--氨基--己内酰胺生产L-赖氨酸Enzyme_1：L--氨基--己内酰胺水解酶（EC3.5.2.11）Enzyme_2：-氨基--己内酰胺消旋酶（EC5.1.1.15）第六十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——生产化工产品酶法生产有机酸例：由延胡索酸合成L-苹果酸Enzyme：延胡索酸水合酶（EC4.2.1.2）工业上已采用固定化黄色短杆菌或产氨短杆菌的延胡索酸酶连续生产L-苹果酸第七十页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——生产化工产品酶法生产化工原料例：腈水合酶（EC4.2.1.84）催化腈类化合物与水加成制备丙烯酰胺制备烟酰胺第七十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——增强产品使用效果酶与日用化学品第七十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——增强产品使用效果加酶洗涤剂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，尤其是碱性蛋白酶，占全球酶制剂总产量1/3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，55oC放置30min仍保持大部分活力一般将碱性蛋白酶加工成一定的形状（如颗粒状），再与洗涤剂均匀混合其它酶主要有脂肪酶、纤维素酶、淀粉酶等第七十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——增强产品使用效果加酶牙膏、牙粉、漱口水添加适量的酶能增加洁齿效果，减少牙垢，防止龋齿主要有淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、右旋糖酐酶等右旋糖酐酶对预防龋齿有显著功效加酶饲料酶在饲料中的作用补充畜禽内源酶的不足，增加可消化性解除饲料中的抗营养因子良好安全性和减少环境污染添加植酸酶，提高禽、畜对饲料中磷（植酸形式存在）的利用率第七十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在轻工和化工领域的应用——增强产品使用效果护肤品和化妆品超氧化物歧化酶（SOD）清除人体皮肤中的自由基，抗氧化、抗衰老、防辐射，减少色素沉积和皮肤癌的发病率溶菌酶有效清除皮肤表面的细菌，起杀菌消炎作用弹性蛋白酶水解皮肤表面老化、死亡的细胞，保持皮肤的光洁和弹性其他成分如尿酸酶等表皮生长因子等活性多肽第七十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在环境保护方面的应用环境监测环境污染物质的分析检测废水处理工业废弃物处理生物可降解材料开发第七十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在环境保护方面的应用——环境监测有机磷农药污染监测有机磷农药的滥用，给环境带来了严重的污染有机磷农药是胆碱酯酶（EC3.1.1.8）的抑制剂，通过胆碱酯酶活性受抑制的程度来检测环境中有机磷的浓度利用固定化胆碱酯酶及其受抑制情况，检测空气或水中微量的有机磷，灵敏度可达0.1mg·L-1第七十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在环境保护方面的应用——环境监测重金属污染监测使用家鱼血清乳酸脱氢酶同工酶（SLDH）的活性变化，检测水中重金属污染情况Cd、PbSLDH5

活性升高HgSLDH1

活性升高CuSLDH4

活性降低大肠杆菌污染监测4-甲基香豆素基--D-葡糖苷酸能被E.coli

体内的-葡糖苷酸酶（-glucuronidase，EC3.2.1.31）水解生成甲基香豆素，在UV照射下发出荧光将此底物掺入培养基中，测试样品是否受E.coli

污染第七十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在环境保护方面的应用——环境监测水体中亚硝酸盐监测水体中的亚硝酸可以在亚硝酸还原酶（nitritereductase，EC1.7.1.4）催化下被NAD(P)H还原EC1.7.1.4——有辅酶NAD(P)H参与的亚硝酸还原酶另外编号为EC1.7.2.1的亚硝酸还原酶也能催化亚硝酸的还原EC1.7.2.1——产生NO的亚硝酸还原酶（亚铁CytC为受体）采用固定化酶制成酶电极，方便检测第七十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在环境保护方面的应用——废水处理不同来源的废水采用不同的酶处理含有机质废水淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶处理微生物处理（好氧/厌氧）含酚废水酚氧化酶处理酚氧化酶是一类酶的通称，主要催化活性是将酚氧化成醌例：漆酶（laccase，EC1.10.3.2）催化二酚的氧化第八十页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在环境保护方面的应用——废水处理不同来源的废水采用不同的酶处理含硝酸盐、亚硝酸盐废水E1：硝酸还原酶（nitratereductase，EC1.7.99.4）E2：亚硝酸还原酶（nitritereductase，EC1.7.2.1）E3：一氧化氮还原酶（nitric-oxidereductase，EC1.7.99.7）E4：一氧化二氮还原酶（nitrous-oxidereductase，EC1.7.2.4）第八十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在环境保护方面的应用——工业废弃物处理脂肪酶在环境污染治理中的应用某些微生物具有特殊的酶系（主要是脂肪酶等），能够利用某些工业下脚料或废料，从而实现对污染物的治理假单孢菌属（Pseudomonas）脂肪酶来源处理对象米曲霉（A.oryzae）废弃的毛发假单孢菌属（Pseudomonas）被石油污染的土壤、有毒有害气体米根霉（R.oryzae）油厂废料酵母（Yeast）食品加工废水其他微生物脱水污泥、聚合物废料、废油、废水等第八十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在环境保护方面的应用——可降解材料开发蛋白酶催化聚糖酯的合成第七章第八十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶的应用酶在环境保护方面的应用——可降解材料开发脂肪酶催化聚酯的合成第七章第八十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期二酶在