酶的生產(chǎn)方法特點(diǎn)(酶的生產(chǎn)方法)

1.酶的生產(chǎn)方法

如釀酒工業(yè)中使用的酵母菌，就是通過(guò)有關(guān)的微生物產(chǎn)生的，酶的作用將淀粉等通過(guò)水解、氧化等過(guò)程，最后轉化為酒精；醬油、食醋的生產(chǎn)也是在酶的作用下完成的；用淀粉酶和纖維素酶處理過(guò)的飼料，營(yíng)養價(jià)值提高；洗衣粉中加入酶，可以使洗衣粉效率提高，使原來(lái)不易除去的汗漬等很容易除去等

由于酶的應用廣泛，酶的提取和合成就成了重要的研究課題.目前酶可以從生物體內提取，如從菠蘿皮中可提取菠蘿蛋白酶.但由于酶在生物體內的含量很低，因此，它不能適應生產(chǎn)上的需要.工業(yè)上大量的酶是采用微生物的發(fā)酵來(lái)制取的.一般需要在適宜的條件下，選育出所需的菌種，讓其進(jìn)行繁殖，獲得大量的酶制劑.另外，人們正在研究酶的人工合成.總之隨著(zhù)科學(xué)水平的提高，酶的應用將具有非常廣闊的前景.

2.各種酶的生產(chǎn)方法是什么

酶工程（Enzyme Engineering））又稱(chēng)為酶技術(shù)。隨著(zhù)酶學(xué)研究的迅速發(fā)展，特別是酶應用的推廣，使酶學(xué)基本原理與化學(xué)工程相結合，從而形成了酶工程.酶工程是酶制劑的大批量生產(chǎn)和應用的技術(shù)。它從應用的目的出發(fā)，將酶學(xué)理論與化學(xué)工程相結合研究酶，并在一定的反應裝置中利用酶的催化特性，將原料轉化為產(chǎn)物的一門(mén)新技術(shù)，就酶工程本身的發(fā)展來(lái)說(shuō)，包括下列主要內容：

2.1酶的產(chǎn)生

酶制劑的來(lái)源，有微生物、動(dòng)物和植物，但是，主要的來(lái)源是微生物。由于微生物比動(dòng)植物具有更多的優(yōu)點(diǎn)，因此， —般選用優(yōu)良的產(chǎn)酶菌株，通過(guò)發(fā)酵來(lái)產(chǎn)生酶。為了提高發(fā)酵液中的酶濃度，選育優(yōu)良菌株、研制基因工程菌、優(yōu)化發(fā)酵條件。工業(yè)生產(chǎn)需要特殊性能的新型酶，如耐高溫的α—淀粉酶、耐堿性的蛋白酶和脂肪酶等，因此，需要研究、開(kāi)發(fā)生產(chǎn)特殊性能新型酶的菌株。

2. 2 酶的制備

酶的分離提純技術(shù)是當前生物技術(shù)“后處理工藝”的核心。采用各種分離提純技術(shù)，從微生物細胞及其發(fā)酵液，或動(dòng)、植物細胞及其培養液中分離提純酶，制成高活性的不同純度的酶制劑，為了使酶制劑更廣泛地應用于國民經(jīng)濟各個(gè)方面，必須提高酶制劑的活性、純度和收率，需要研究新的分離提純技術(shù)。

2. 3 酶和細胞固定化

酶和細胞固定化研究是酶工程的中心任務(wù)。為了提高酶的穩定性，重復使用酶制劑，擴大酶制劑的應用范圍，采用各種固定化方法對酶進(jìn)行固定化，制備了固定化酶，如固定化葡萄糖異構酶、固定化氨基酰化酶等，測定固定化酶的各種性

質(zhì)，并對固定化酶作各方面的應用與開(kāi)發(fā)研究。目前固定化酶仍具有強大的生命力。它受到生物化學(xué)、化學(xué)工程、微生物、高分子、醫學(xué)等各領(lǐng)域的高度重視。

固定化細胞是在固定化酶的基礎發(fā)發(fā)展起來(lái)的。用各種固定化方法對微生物細胞、動(dòng)物細胞和植物細胞進(jìn)行固定化，制成各種固定化生物細胞.研究固定化細胞的酶學(xué)性質(zhì)，特別是動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，研究與開(kāi)發(fā)固定化細胞在各方面的應用，是當今酶工程的一個(gè)熱門(mén)課題。

固定化技術(shù)是酶技術(shù)現代化的一個(gè)重要里程碑，是克服天然酶在工業(yè)應用方面的不足之處，而又發(fā)揮酶反應特點(diǎn)的突破性技術(shù)。可以說(shuō)沒(méi)有固定化技術(shù)的開(kāi)發(fā)，就沒(méi)有現代的酶技術(shù)。

2.4.酶分子改造

又稱(chēng)為酶分子修飾。為了提高酶的穩定性，降低抗原性，延長(cháng)藥用菌在機體內的半衰期，采用各種修飾方法對酶分子結構進(jìn)行改造，以便創(chuàng )造出天然酶所不具備的某些優(yōu)良特性（如較高的穩定性、無(wú)抗原性、抗蛋白酶水解等），甚至于創(chuàng )造出新的酶活性，擴大酶的應用，從而提高酶的應用價(jià)值，達到較大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

酶分子改造可以從兩個(gè)方面進(jìn)行：

(1)用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對酶分子結構基因進(jìn)行改造，期望獲得一級結構和空間結構較為合理的具有優(yōu)良特性、高活性的新酶（突變酶）。

(2)用化學(xué)法或酶法改造酶蛋白的一級結構，或者用化學(xué)修飾法對酶分子中側鏈基團進(jìn)行化學(xué)修飾.以便改變酶學(xué)性質(zhì)。這類(lèi)酶在酶學(xué)基礎研究上和醫藥上特別有用。

3.酶的特點(diǎn)有哪些

1、酶具有高效率的催化能力；其效率是一般無(wú)機催化劑的10的7次冪~~10的13次冪。

2、酶具有專(zhuān)一性；（每一種酶只能催化一種或一類(lèi)化學(xué)反應。）

3、酶在生物體內參與每一次反應后，它本身的性質(zhì)和數量都不會(huì )發(fā)生改變（與催化劑相似）；

4、酶的作用條件較溫和。

(1)酶所催化的化學(xué)反應一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。

(2)在最適宜的溫度和PH條件下，酶的活性最高。溫度和PH偏高或偏低，酶活性都會(huì )明顯降低。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物體內的酶最適溫度在35~40℃之間；植物體內的酶最適溫度在40~50℃之間；動(dòng)物體內的酶最適PH大多在6.5~8.0之間，但也有例外，如胃蛋白酶的最適PH為1.5；植物體內的酶最適PH大多在4.5~6.5之間。

(3)過(guò)酸、過(guò)堿或溫度過(guò)高，會(huì )使酶的空間結構遭到破壞，使酶永久失活。0℃左右時(shí)，酶的活性很低，但酶的空間結構穩定，在適宜的溫度下酶的活性可以升高。

酶對化學(xué)反應的催化效率稱(chēng)為酶活性。

5、活性可調節性。

6、有些酶的催化性與輔因子有關(guān)。

7、易變性：大多數酶都是蛋白質(zhì)，因而會(huì )被高溫、強酸、強堿等破壞。

4.酶的作應及特點(diǎn)是什么

酶（enzyme）是活細胞內產(chǎn)生的具有高度專(zhuān)一性和催化效率的蛋白質(zhì)，又稱(chēng)為生物催化劑，生 無(wú)法入睡 抑郁癥困擾 神奇的多囊腎新療法！ 聾啞耳鳴、頭痛新療法！ 疤痕疙瘩、瘩痤瘡找中醫 物體在新陳代謝過(guò)程中，幾乎所有的化學(xué)反應都是在酶的催化下進(jìn)行的。

細胞內合成的酶主要是在細胞內起催化作用，也有些酶合成后釋入血液或消化道，并在那里發(fā)揮其催化作用，人工提取的酶在合適的條件下也可在試管中對其特殊底物起催化作用。 酶學(xué)知識來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐，我國4千多年前的夏禹時(shí)代就釀酒盛行，周朝已開(kāi)始制醋、醬，并用曲來(lái)治療消化不良。

酶的系統研究起始于19世紀中葉對發(fā)酵本質(zhì)的研究。Pasteur提出，發(fā)酵離不了酵母細胞。

1897年Buchner成功地用不含細胞的酵母液實(shí)現發(fā)酵，說(shuō)明具有發(fā)酵作用的物質(zhì)存在于細胞內，并不依賴(lài)活細胞。1926年Sumner首次提取出脲酶，并進(jìn)行結晶，提出酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。

現已有二千余種酶被鑒定出來(lái)，其中有二百余種得到結晶，特別是近三十年來(lái)，隨著(zhù)蛋白質(zhì)分離技術(shù)的進(jìn)步，酶的分子結構、酶作用機理的研究得到發(fā)展，有些酶的結構和作用機理已被闡明。總之，隨著(zhù)酶學(xué)理論不斷深入，必將對揭示生命本質(zhì)研究作出更大的貢獻。

第一節 酶的作用特點(diǎn) 酶是生物催化劑（biological catalyst），具有兩方面的特性，既有與一般催化劑相同的催化性質(zhì)，又具有一般催化劑所沒(méi)有的生物大分子的特征。 酶與一般催化劑一樣，只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應，縮短達到化學(xué)平衡的時(shí)間，而不改變平衡點(diǎn)。

酶作為催化劑在化學(xué)反應的前后沒(méi)有質(zhì)和量的改變。微量的酶就能發(fā)揮較大的催化作用。

酶和一般催化劑的作用機理都是降低反應的活化能（activation energy）。 因為酶是蛋白質(zhì)，所以酶促反應又固有其特點(diǎn)： 1.高度的催化效率 一般而論，酶促反應速度比非催化反應高107?020倍，例如，反應 H2O2+H2O2→2H2O+O2 在無(wú)催化劑時(shí)，需活化能18,000卡/克分子；膠體鈀存在時(shí)，需活化能11,700卡/克分子；有過(guò)氧化氫酶（catalase）存在時(shí)，僅需活化能2,000卡/克分子以下。

2.高度的專(zhuān)一性 一種酶只作用于一類(lèi)化合物或一定的化學(xué)鍵，以促進(jìn)一定的化學(xué)變化，并生成一定的產(chǎn)物，這種現象稱(chēng)為酶的特異性或專(zhuān)一性（specificity）。受酶催化的化合物稱(chēng)為該酶的底物或作用物（substrate）。

酶對底物的專(zhuān)一性通常分為以下幾種： （1）絕對特異性（absolute specifictity） 有的酶只作用于一種底物產(chǎn)生一定的反應，稱(chēng)為絕對專(zhuān)一性，如脲酶（urease），只能催化尿素水解成NH3和CO2，而不能催化甲基尿素水解。 （2）相對特異性（relative specificity） 一種酶可作用于一類(lèi)化合物或一種化學(xué)鍵，這種不太嚴格的專(zhuān)一性稱(chēng)為相對專(zhuān)一性。

如脂肪酶（lipase）不僅水解脂肪，也能水解簡(jiǎn)單的酯類(lèi)；磷酸酶（phosphatase）對一般的磷酸酯都有作用，無(wú)論是甘油的還是一元醇或酚的磷酸酯均可被其水解。 （3）立體異構特異性（stereopecificity） 酶對底物的立體構型的特異要求，稱(chēng)為立體異構專(zhuān)一性或特異性。

如α-淀粉酶（α-amylase）只能水解淀粉中α-1,4-糖苷鍵，不能水解纖維素中的β-1,4-糖苷鍵；L-乳酸脫氫酶（L-lacticacid dehydrogenase）的底物只能是L型乳酸，而不能是D型乳酸。酶的立體異構特異性表明，酶與底物的結合，至少存在三個(gè)結合點(diǎn)。

3.酶活性的可調節性 酶是生物體的組成成份，和體內其他物質(zhì)一樣，不斷在體內新陳代謝，酶的催化活性也受多方面的調控。例如，酶的生物合成的誘導和阻遏、酶的化學(xué)修飾、抑制物的調節作用、代謝物對酶的反饋調節、酶的別構調節以及神經(jīng)體液因素的調節等，這些調控保證酶在體內新陳代謝中發(fā)揮其恰如其分的催化作用，使生命活動(dòng)中的種種化學(xué)反應都能夠有條不紊、協(xié)調一致地進(jìn)行。

4.酶活性的不穩定性 酶是蛋白質(zhì)，酶促反應要求一定的pH、溫度等溫和的條件，強酸、強堿、有機溶劑、重金屬鹽、高溫、紫外線(xiàn)、劇烈震蕩等任何使蛋白質(zhì)變性的理化因素都可能使酶變性而失去其催化活性。

5.酶的固定化方法有哪些

一、包埋法

定義：將酶、細胞或原生質(zhì)體包埋在各種多孔載體中，使其固定化的方法。

分類(lèi)：根據載體的材料和方法的不同分為凝膠包埋法（網(wǎng)格型包埋法）、半透膜包埋法（微囊型包埋法）。

1、凝膠包埋法：應用最廣泛的固定化方法。

定義：以各種多孔凝膠為載體，將酶、細胞或原生質(zhì)體包埋在凝膠的微孔內的固定化方法。

載體：瓊脂凝膠、海藻酸鈣凝膠、角叉菜膠、明膠、聚丙烯酰胺凝膠等。

注意事項：凝膠的孔徑應控制在小于酶分子直徑的范圍內；不適于那些底物或產(chǎn)物分子很大的酶類(lèi)的固定化。

2、半透膜包埋法

定義：將酶或細胞包埋在由各種高分子聚合物制成的小球內，制成固定化酶或固定化細胞。

載體：聚酰胺膜、火棉膠膜等。 適用：底物和產(chǎn)物都是小分子物質(zhì)的酶的固定化。

方法：將酶液滴分散在與水互不相溶的有機溶劑中，在酶液滴表面形成半透膜，將酶包埋在微膠囊中。

二、結合法

定義：選擇適宜的載體，使之通過(guò)共價(jià)鍵或離子鍵與酶結合在一起的固定化方法。

分類(lèi)：根據酶與載體結合的化學(xué)鍵不同分為離子鍵結合法、共價(jià)鍵結合法。

1、離子鍵結合法

定義：通過(guò)離子鍵使酶與載體結合的固定化方法。

載體：某些不溶于水的離子交換劑，如DEAE-纖維素、DEAE-葡聚糖凝膠。

方法：一定條件下，酶與載體混合攪拌幾小時(shí)，或是將酶液緩緩流過(guò)處理好的離子交換柱。

特點(diǎn)：結合力較弱，在pH、離子強度等條件改變時(shí)，酶容易脫落。

使用注意：pH、離子強度、溫度等的控制。

2、共價(jià)鍵結合法

定義：通過(guò)共價(jià)鍵將酶與載體結合的固定化方法。

常用載體：纖維素、葡聚糖凝膠、瓊脂糖凝膠等

可以形成共價(jià)鍵的基團：氨基、羧基、巰基、羥基、酚基和咪唑基等。

特點(diǎn)：結合牢固、酶不會(huì )脫落、可連續使用較長(cháng)時(shí)間；載體活化的操作復雜；共價(jià)結合可能影響酶的空間結構，從而影響酶的催化活性。