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1、对《酶工程》的认识通过这一学期的学习，我对《酶工程》这门课有了全面的了解。酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。它与微生物学、生物化学、化学和工程学等学科有着密切的联系，是一门综合性科学。“酶工程”这一术语出现在60年代末和70年代初，1971年召开了第一次国际酶工程会议。以后发展迅速，它的研究内容主要包括：工业、医学等方面有应用价值的酶类和具有特殊性质的酶类的开
2、发和生产，如它包括提高在工业上有重要用途的酶（α－淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、蛋白酶等）的产量，以及寻找具有新特性的酶（耐热酶、嗜盐酶、能适于有机溶剂中使用的酶等）。酶的改造酶虽然能在常温常压下起催化作用，但稳定性差，溶液状态的酶制剂使用后不能回收，成本较高。为了克服这些缺点，可将酶固定化（见固定化酶）。固定化技术既可用于单一酶、多酶体系、具有一种或多种酶特性的微生物和动植物细胞，也可用于具有生长和增殖能力的活的微生物和动植物细胞。这是酶工程的主要内容。生物反应器的研究和设计生物反应器是生物催化剂生产生物产品的关键设备，它是由生物催化剂和反应设备结合在一起
3、的一种装置。以固定化酶反应器为例，通常有两大类型，一是分批式反应器，图中底物与固定化酶在反应器中搅拌反应，一定时间后过滤，反应液及产物就能与固定化酶分开。反应器内的固定化酶可再加入新的底物进行第二次反应,如此反复多次,直至固定化酶活性降低至无使用价值。二是连续流动式反应器。当底物溶液从反应器顶端流过固定化酶时，就发生了催化反应生成产物，这样只要控制流经反应器的速度就可连续不断地得到产物溶液。这些生物反应器与一般的化工设备不同，它在物质与能量的传递上，对温度、pH、溶氧的要求上，无菌操作以及反应器的大小形状上都有更高更严的要求。酶的应用它包括开拓酶的应
4、用范围，研究新的生产工艺等。如：采用固定化青霉素酰胺酶的工艺连续裂解青霉素生产6-氨基青霉烷酸,以代替化学合成工艺,消除有机溶剂对人的毒害；以淀粉为原料经过三个酶的作用生产出的高果糖浆在食品和饮料工业中代替蔗糖：利用固定化酶工艺可在常温常压下氧化乙烯和丙烯生产环氧乙烷和环氧丙烷等化工产品；饮料行业中可用固定化酵母来连续生产啤酒、果酒。酶工程也可在食品工业的转化糖、麦芽糖、乳酪等的生产上发挥作用。在医药工业中酶工程可在三磷酸腺苷、乙酰辅酶A、多聚核苷酸、多肽激素、β－内酰胺类药物的生产上应用。酶或固定化酶还可治疗先天性缺酶病，或器官缺损引起的某些功能的
5、衰竭、肿瘤等，固定化酶还可克服溶液酶在治疗中引起的免疫反应。利用固定化生物反应器可以监测和处理含有酚、苯、硝酸盐和氰化物等有害有毒废水。借助酶工程中的酶柱、酶电极、酶管等可以监测并自动控制发酵过程，也可进行血或尿中葡萄糖、胆固醇和尿素等含量的临床检验。利用固定化酶在食品中的作用主要有：1、固定化葡萄糖异构酶在高果糖浆生产中的应用固定化葡萄糖异构酶是世界上生产规模最大的一种固定化酶,1973年就已应用在工业化生产,它可以用来催化玉米糖浆和淀粉生产高甜度的高果糖糖浆。用淀粉生产高果糖浆包含三步:(1)用淀粉酶液化淀粉;(2)用糖化酶将其转化为葡萄糖,即糖
6、化;(3)用葡萄糖异构酶将葡萄糖异构为果糖。由此可得到含果糖55%的高果糖浆,当与蔗糖同等甜度时,其价格要低10%20%,因此具有经济推动力。高果糖浆用于替代蔗糖,目前世界上的产量约9000kt。固定化葡萄糖异构酶是固定化酶应用得很成功的工业实例,今后几十年中它将是应用最广,市场份额最大的固定化酶。该固定化酶常用的制备技术是热处理法,将含葡萄糖异构酶的放线菌、芽孢杆菌或链霉菌等细胞用热处理15min,该酶就固定在菌体上,制成固定化酶。2、固定化酶用于水解牛奶中的乳糖牛奶中含有43%-45%的乳糖。患乳糖酶缺乏症的人饮用牛奶后将导致不良后果。用乳糖酶可
7、以将乳糖分解为组成乳糖的两个单糖:半乳糖和葡萄糖。用固定化乳糖酶反应器可以连续处理牛奶,将乳糖分解,用于连续化生产低乳糖奶,该技术已于1977年实现工业化。此外,乳糖在温度较低时易结晶,用固定化乳糖酶处理后,可以防止其在冰淇淋类产品中结晶,改善口感,增加甜度。固定化乳糖酶还可以用来分解乳糖,制造具有葡萄糖和半乳糖甜味的糖浆。3、固定化木瓜蛋白酶应用于啤酒澄清长期放置的啤酒会由于多肽和多酚物质发生聚合反应而变得混浊。为防止出现混浊,目前主要是采取向啤酒中添加蛋白酶来水解啤酒中蛋白质和多肽,但水解过度会影响啤酒保持泡沫的性能。用戊二醛交联将木瓜蛋白酶固定
8、化制成反应柱,生产所得啤酒在长期存中可保持稳定。有关报道,用几丁质固定的木瓜蛋白酶可用于啤酒的大罐冷藏或过滤
