关于酶工程介绍

[拼音]：meigongcheng

[外文]：enzyme engineering

生物工程的一个组成部分。利用酶、细胞器或细胞的特异催化功能，通过适当的反应器工业化生产人类所需产品或达到某种特殊目的的一门技术科学。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 *** 作以及反应器的大小形状上都有更高更严的要求（见图）。

它包括开拓酶的应用范围，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。

酶工程已在食品、医药工业显示了它的优越性。若借助基因工程的手段产生一些新特性的菌；进一步发展辅酶的固定化及其再生、增殖细胞的固定化等项技术，则酶工程可在化学合成工业及能源开发等领域发挥巨大作用。