① 什么是酶工程
在学习化学时,你一定学到“催化剂”这个词,催化剂的作用是能加速化学反应的速度。随着科学技术的发展,人们发现可用“酶”作催化剂,取代以往的化学催化剂。那么,“酶”究竟是什么东西呢?酶是存在于生物体内,由细胞制造的具有催化功能的蛋白质。任何生物体都像一个复杂而完善的“化工厂”,生物体内的一切化学反应都是在酶的作用下完成的。
那么,什么是酶工程呢?酶工程是指用生物酶代替化学催化剂进行工业化生产的技术体系。酶比化学催化剂的催化速度要快1000万到100亿倍,而且不需要高温、高压等苛刻条件,只要在常温常压条件下,就能进行生物化学反应。因此,利用酶的这些特性建立起来的酶工程,有着其他化学工程技术无法与之相比的优点。一旦酶能够在工业上得到广泛应用,就可以达到简化工艺、降低能源消耗、节省设备投资和减少环境污染等目的,使工业面貌明显改观。
酶的主要来源是微生物。因此,酶工程的一大任务就是利用微生物生产酶。为此,许多国家都建立了生产酶的产业。现在,科学家从微生物中发现的酶已有2500多种。
酶工程是生物工程中的重要领域之一,它能达到高效高产的目的,有着十分广阔的发展前景。
② 酶工程的优越性有哪些
酶是由生物体产生的具有催化剂活性的蛋白质.它们可能特定地促成某个化学反应而它们本身却不参与反应,且具有反应效率高,反应条件温和,反应产物污染小,能耗低,反应容易控制等特点,这些特点相对于传统的化学反应来说就具有较大的优越性.
酶工程就是利用酶催化作用,通过适当的反应器,工业化地生产人类所需的产品或是达到某一特殊的目的,它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术.
酶工程包括开发和生产有较大应用价值的酶类,对这些酶进行分离纯化鉴定,使酶固定化,研究和设计多酶反应器以及扩大各种酶的应用等几个方面.
酶工程的应用主要集中于食品业,轻工业以及医药工业中,例如固定化
青霉素酰胺酶可连续裂解青霉素生产6—氨基青霉烷酸代替化学合成生产;
α—淀粉酶,葡糖淀粉酶和葡糖异构酶达三个酶连续作用于淀粉就可以代替
蔗糖生产出高果糖浆;α—半乳糖苷酶可水解甜菜糖蜜中的棉籽糖而生成半
乳糖和蔗糖,大大提高了蔗糖的收率;蛋白酶用于皮革脱毛脱胶以及洗涤剂
工业;固定化酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起的某些功能的衰
竭,甚至可以克服溶液酶在治疗中引起的机体免疫反应等等.我们日常生活
中常见的加酶洗衣粉,嫩肉粉,都是酶工程最直接的体现.
科学家将酶引入工业,这种技术叫做酶工程.酶工程的发展经历了四个
阶段:
自18世纪初斯伯塞尼发现酶后,经过一个多世纪,人们未能将酶应用到
生产上.
酶工程的第二阶段是针对第一阶段的缺点而革新的.
酶工程的第三阶段是固定化酶系统和固定化活细胞技术联合生产的过
程,称为第三代酶工程.其特点是将活的酵母细胞用长拉胶(从海藻中提取
的特殊胶)包扎,制成颗粒状,装入酶反应器,反应器通过糖液就可产生酒
精.在反应过程中,酵母仍可生长繁殖,不断地补充反应器中酶的数时,使
反应器可连续使用几个月甚至几年.
第三代酶工程已用于生产各种氨基酸,有机酸,核苷酸,抗生素等.它
有高效能,低消耗,无公害,长寿命,安全,自动化等特点.目前,已在各
先进国家使用.
第四阶段酶工程是将新的生物工程技术全部应用到酶工程上来.例如,
用细胞融合术,DNA重组术来改良产酶的菌种,使之能源源不断地生产出适
合人类需要的酶来.这项工作还处于试验阶段,目前虽有许多成功的报导,
估计还需要一段时间才会有实用价值.
所谓的酶工程,可以分为两大部分:一大部分是如何生产酶,一大部分
是如何应用酶.用微生物来生产酶,是酶工程的半壁江山.
酶工程的发展,给人工合成食物开辟了光辉的前景.总有一天,人类将
能实现在工厂里生产淀粉,脂肪,蛋白质等食品的愿望.
人工酶的研究
除了酶的生产之外,近些年来,酶工程又出现了一个新的热门课题,那
就是人工合成新酶,也就是人工酶.这是因为,人们发现光从微生物里提取
酶仍不能满足日益增长的对酶的需求,需要另辟新路.
人工酶是化学合成的具有与天然酶相似功能的催化物质.它可以是蛋白
质,也可以是比较简单的大分子物质.合成人工酶的要求是很高的,它要求
人们弄清楚:酶是如何进行催化,关键是哪几个部位在起作用,这些关键部
位有什么特点……最终,对人工酶还有另外一层要求,那就是简单,经济.
有人已经合成了一个由34个氨基酸组成的大分子,这个大分子具有跟核
糖核酸酶一样的催化作用.然而,人们仍然嫌它太复杂,继续寻找更简单,
更稳定,更小的人工酶,寻找在生产上比天然酶经济得多的人工酶.
尽管人工酶的效益尚不明显,然而从事人工酶研究的队伍却日益壮大.
也许,在不久的将来,人工酶在酶工程的生产领域里将正式取得一席之地,
而且地位不断上升,甚至压倒天然酶……
③ 酶工程技术是怎样形成的
酶是一种在生物体内具有新陈代谢催化剂作用的蛋白质。它们可特定地促成某个反应而它们本身却不参与反应,且具有反应效率高、反应条件温和、反应产物污染小、能耗低和反应易控制等特点。酶工程就是利用酶催化的作用,在一定的生物反应器中,将相应的原料转化成所需要的产品。它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。
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。例如,固定化青霉酰胺酶可以连续裂解青霉素生产;α—淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡糖异构酶这三个酶连续作用于淀粉,就可以代替蔗糖生产出高果糖浆;蛋白酶用于皮革脱毛胶以及洗涤剂工业;固定酶还可以治疗先天性缺酶病或是器官缺损引起的某些功能的衰竭等。至于我们日常生活中所见到的加酶洗衣粉、嫩肉粉等,就更是酶工程最直接的体现了。
④ 酶工程的重要研究成果!!!急!
人类基因组计划作为二十世纪人类最伟大的研究成果,其规模和贡献远胜于曼哈顿除基因工程外,生物技术(即生物工程)还包括细胞工程、酶工程、发酵工程和
⑤ 酶工程的类型及应用价值
酶作为一种生物催化剂,已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。近几十年来,随着酶工程不断的技术性突破,在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。
食品加工中的应用
酶在食品工业中最大的用途是淀粉加工,其次是乳品加工、果汁加工、烘烤食品及啤酒发酵。与之有关的各种酶如淀粉酶、葡萄糖异构酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等占酶制剂市场的一半以上。
帮助和促进食物消化的酶成为食品市场发展的主要方向,包括促进蛋白质消化的酶(菠萝蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶等),促进纤维素消化的酶(纤维素酶、聚糖酶等),促进乳糖消化的酶(乳糖酶)和促进脂肪消化的酶(脂肪酶、酯酶)等。
轻化工业中的应用
酶工程在轻化工业中的用途主要包括:洗涤剂制造(增强去垢能力)、毛皮工业、明胶制造、胶原纤维制造(粘接剂)牙膏和化妆品的生产、造纸、感光材料生产、废水废物处理和饲料加工等。
医药上的应用
重组DNA技术促进了各种有医疗价值的酶的大规模生产。用于临床的各类酶品种逐渐增加。酶除了用作常规治疗外,还可作为医学工程的某些组成部分而发挥医疗作用。如在体外循环装置中,利用酶清除血液废物,防止血栓形成和体内酶控药物释放系统等。另外,酶作为临床体外检测试剂,可以快速、灵敏、准确地测定体内某些代谢产物,也将是酶在医疗上一个重要的应用。
能源开发
在全世界开发新型能源的大趋势下,利用微生物或酶工程技术从生物体中生产燃料也是人们正在探寻的一条新路。例如,利用植物、农作物、林业产物废物中的纤维素、半纤维素、木质素、淀粉等原料,制造氢、甲烷等气体燃料以及乙醇和甲醇等液体燃料。另外,在石油资源的开发中,课题。
环境工程
在科学技术高度发展的同时,环境净化尤其是工业废水和生活污水的净化,作为保护自然的一项措施,具有十分重要的意义。
在现有的废水净化方法中,生物净化常常是成本最低而最可行的。微生物的新陈代谢过程,可以利用废水中的某些有机物质作为所需的营养来源。因此利用微生物体中酶的作用,可以将废水中的有机物质转变成可利用的小分子物质,同时达到净化废水的目的。人们利用基因工程技术创造高效菌种,并利用固定化活微生物细胞等方法,在废水处理及环境保护工作中取得了显著的成效。
酶工程又称蛋白质工程学,是指工业上有目的的设置一定的反应器和反应条件,利用酶的催化功能,在一定条件下催化化学反应,生产人类需要的产品或服务于其它目的的一门应用技术。
⑥ 酶与酶工程研究有什么重要意义
酶作为一种生物催化剂,已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。近几十年来,随着酶工程不断的技术性突破,在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。
—、食品加工中的应用
酶在食品工业中最大的用途是淀粉加工,其次是乳品加工、果汁加工、 酶工程
烘烤食品及啤酒发酵。与之有关的各种酶如淀粉酶、葡萄糖异构酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等占酶制剂市场的一半以上。 目前,帮助和促进食物消化的酶成为食品市场发展的主要方向,包括促进蛋白质消化的酶(菠萝蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶等),促进纤维素消化的酶(纤维素酶、聚糖酶等),促进乳糖消化的酶(乳糖酶)和促进脂肪消化的酶(脂肪酶、酯酶)等。
二、轻化工业中的应用
酶工程在轻化工业中的用途主要包括:洗涤剂制造(增强去垢能力)、毛皮工业、明胶制造、胶原纤维制造(粘接剂)牙膏和化妆品的生产、造纸、感光材料生产、废水废物处理和饲料加工等。
三、医药上的应用
重组DNA技术促进了各种有医疗价值的酶的大规模生产。用于临床的各类酶品种逐渐增加。酶除了用作常规治疗外,还可作为医学工程的某些组成部分而发挥医疗作用。如在体外循环装置中,利用酶清除血液废物,防止血栓形成和体内酶控药物释放系统等。另外,酶作为临床体外检测试剂,可以快速、灵敏、准确地测定体内某些代谢产物,也将是酶在医疗上一个重要的应用。
四、能源开发上的应用
在全世界开发新型能源的大趋势下,利用微生物或酶工程技术从生物体中生产燃料也是人们正在探寻的一条新路。例如,利用植物、农作物、林业产物废物中的纤维素、半纤维素、木质素、淀粉等原料,制造氢、甲烷等气体燃料以及乙醇和甲醇等液体燃料。另外,在石油资源的开发中,利用微生物作为石油勘探、二次采油、石油精炼等手段也是近年来国内外普遍关注的课题。
五、环境工程上的应用
在科学技术高度发展的同时,环境净化尤其是工业废水和生活污水的净化,作为保护自然的一项措施,具有十分重要的意义。 在现有的废水净化方法中,生物净化常常是成本最低而最可行的。 酶工程食品
微生物的新陈代谢过程,可以利用废水中的某些有机物质作为所需的营养来源。因此利用微生物体中酶的作用,可以将废水中的有机物质转变成可利用的小分子物质,同时达到净化废水的目的。人们利用基因工程技术创造高效菌种,并利用固定化活微生物细胞等方法,在废水处理及环境保护工作中取得了显著的成效。 另外,生物传感器的出现为环境监测的连续化和自动化提供了可能,降低了环境监测的成本,加强了环境监督的力度。
⑦ 酶在生物技术科研领域的作用
对日益严峻的全球化环境污染问题,环境工程技术与生物技术的结合发展,为环境保护污染治理提供了新的技术手段.传统的污染治理方法存在着诸多的自身缺陷.主要表现在:处理效率低下、占地广、浪费土地资源和能源、处理成本高、效果不尽理想、容易产生新废弃副产物,甚至产生新的污染源.所以以环境生物技术为新技术体系解决环保污染的保护环境成为当今乃至未来发展的方向.酶与酶技术的开发与应用是环境生物技术中重要的部分. 现代研究表明,酶与酶技术与环境保护的关系十分密切.表现在三个方面.第一,在产品加工过程中用酶来替代化学品(为生物过程代替化学过程反应温和)可以降低生产活动中的污染水平,有利于实现工艺过程生态化或无废生产,真正实现清洁生产的目标;第二,酶作为生物催化剂,只对产品内容起作用,使产品在过程中产生的污染大大减少,利于环境的保护;第三,酶的反应条件温和,专一性强,催化效率高等自身的特点,决定了对污染物处理和环境监测具有高效、快速、可靠的优点.因此,酶工程技术在环境治理领域具有广阔的前景. 酶与酶技术以实际应用的要求为目的,利用酶的催化特性对对象进行有用物质的生产或有害废物的分解.几年来,环保用酶制剂与酶技术已经开始引起学术界的关注.与国外在这方面的研究相比,国内环保用酶的研究工作刚刚起步,在实现工业化、商品化应用方面基本处于空白.其原因主要还在于国内对环保用酶的研究系统方法落后,学科之间单兵作战,科研机构与生产厂商及应用单位相脱节,严重制约了环保用酶与酶技术的开发与应用,一直未能形成工业化和商品化的开发. 环保用酶与酶技术的开发与应用项目,通过应用系统方法,对高效酶类的选用与开发、酶固定化(载体)材料的选择,酶生物反应器的研究与制造,以成本低、速度快、效率高、安全简便的操作解决环境污染中的废水处理问题.开发出新一代的环保用酶制剂和酶生物反应器系列产品,并且使该技术得到产业化.本项目的开发,对解决生活污水、工业废水、垃圾渗滤液的无害化处理带来崭新的突破,对环保领域酶制剂开发应用具有积极的意义. 一、 国内技术发展的概况及需求 1、酶的发展现状酶作为生物催化剂是生物技术产业化的重要一环,它广泛应用于轻工、化工、医药卫生、食品、环保等行业,酶制剂生产已成为21世纪的新兴产业之一.我国从20世纪60年代开始注意酶工程研究和酶制剂的开发,近年来,国际酶制剂行业发展迅速,这与广泛采用基因工程、蛋白质工程及其他新技术有关.国内酶制剂工业的现状是投入少、缺乏核心技术,产品结构不合理、品种单一,重复建设现象严重,酶制剂应用领域仅局限于淀粉加工、洗涤剂工业等,影响了酶制剂行业的发展及应用领域的开拓.全行业整体工艺技术与装备水平落后,绝大多数工厂沿用硫酸铵(硫酸钠)盐析工艺或发酵液直接喷雾干燥工艺,不仅产品质量差,也影响了下游产业产品质量的提高.环保用酶受此影响,处理成本高使用推广慢.因此,加快产品结构调整,努力提高产品质量,已成为酶制剂行业发展的当务之急. 2、环保用酶应用及现状酶与酶技术用于环保领域,国内目前已经引起研究部门的重视,陆续有了这方面的相关报道,但在实践应用方面的开发仍属鲜见,几乎还处于空白. 3、环保用酶的市场需求在社会生活不断现代代、工业化高速发展的今天,环境污染问题已日益严峻,传统的解决环境污染技术和工艺已经满足不了现实的要求,环保领域酶和酶技术的应用发挥越来越重要的作用,同时由于其广阔的市场前景,必将产生具大的经济效益和社会效益. 二、 主要研究、开发内容及目标环保用酶与酶技术是国内研究之前沿领域,是一项系统的研究工程.本项目技术开发、主要运用目前国内成熟的酶发酵工艺和提炼工艺生物下游技术.生产低成本、高活性环保用酶和酶固定化载体材料的选取以及酶反应器的生产开发. 本项目开发的重点在于酶与酶技术应用于废水处理的产品开发,将多种适用与废水处理的酶富集于反应器中处理污水.从几个方面着力研究: 1、 环保用酶制剂工业化生产技术开发; 2、 环保用酶固定化廉价载体的应用; 3、 废水处理酶反应器的技术开发; 4、 以新型酶反应器为核心构件污水处理系统技术开发. 酶与酶技术在环保产业中的开发应用项目,主要建立在目前科研单位研究成果的应用及我方科技人员原有的固体发酵生产纤维素酶其他酶的研究成果基础上,采用国内最新,成熟的技术装备,膜分离—超滤装备,“分子切割”技术装备,沸腾一次造粒技术制备高活性酶,以及应用吸附法,交联法等技术开发生产固定化酶,实现酶与酶技术在环保产业中的推广应用,开发出新型高效废水处理的环保用酶和酶生物反应器.
⑧ 酶工程是什么
酶工程是研究酶的生产和应用的一门技术性学科,它包括酶制剂的制备、酶的固定化、酶的修饰与改边及国匠应旱等方面内容。
⑨ 什么是酶工程
酶工程(英语:Enzyme engineering)又称蛋白质工程学,是指工业上有目的的设置一定的反应器和反应条件,利用酶的催化功能,在一定条件下催化化学反应,生产人类需要的产品或服务于其它目的的一门应用技术
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。它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。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。
催化特性
高效率 :比非催化高108-1020倍; 比非酶催化高107-1013倍
高度专一性
反应条件温和
酶催化是可调控的
化学本质
Enzyme Proteins
Ribozyme RNAs