生物工程的光芒: 酶工程——活性催化剂的应用
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、反应产物污染孝能耗低、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。
微生物为我们提供了种类繁多的酶,这些酶除了要经过分离纯化以及功能鉴定以外,还要经过另一项技术处理,那就是固定化技术处理。因为酶虽然能在常温常压下催化作用,但生物酶定性差,溶液态的酶存在着使用以后无法回收的弱点,因此人们就希望通过化学或物理方法将酶束缚在一定的区域内,就是使酶固定后再进行催化作用。酶经固定后可以反复使用,这就导致了许多生物反应器的出现,这些反应器的出现无非是要提高生产率、降低成本和能耗、减少污染以及使后加工更加容易。
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。
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