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第六章酶工程制药;一、酶工程简介（EnzymeEngineering）

酶工程是酶学和工程学相互渗透结合，发展而形

成的一门新的技术学科。它是从应用的目的出发研究

酶、应用酶的特异催化性能，并通过工程化将相应原

料转化成有用物质的技术。

酶工程的名称出现在20世纪20年代，主要指自然

酶制剂在工业上的规模应用。

1953年，Grubhoger和Schleith提出了酶固定化技

术。

1969年，日本人用固定化技术拆分了DL-氨基酸。

1971年，第一届国际酶工程会议提出酶工程的主

要内容：酶的生产、分离纯化、酶的固定化、酶及固

定化的反应器、酶和固定化酶的应用。;现代酶工程的主要内容：

a.酶的分离纯化、大批量生产及新酶和酶的应用开发；

b.酶和细胞的固定化及酶反应器的研究，包括酶传感器、

反应监测；

c.酶生产中基因工程技术的应用及遗传修饰酶的研究；

d.酶的分子改造和化学修饰，结构与功能的研究；

e.有机相中酶反应的研究；

f.酶的抑制剂、激活剂的开发与应用研究；

g.抗体酶、核酸酶的研究；

h.模拟酶、合成酶及酶分子的人工设计、合成研究。;二、酶的来源和生产商

1、酶的来源：酶的生产目前只宜直接从生物体中提取

分离。

早期酶的生产多以动植物为主要原料，如激肽释放酶、

菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶。近10年来，研究发展了动植物

组织培养技术，但周期长、成本高。工业生产一般都以微

生物为主要来源。目前使用的千余种商品酶，大多数是微

生物生产的。其特点是：

A.微生物种类繁多，凡是动植物体内存在的酶，几乎都从

微生物中得到；

B.微生物繁殖快，生产周期端，培养简便，并可通过控制

培养条件来提高酶的产量；

C.微生物具有较强的适应性，通过各种遗传变异的手段，

能培育出新的高产菌株。;二、酶的来源和生产商

2、酶的生产菌

⑴对菌种的要求：

a、产酶量高、酶的性质符合使用要求，而且最好是

产生胞外酶的菌；

b、不是致病菌，在系统发育上与病原体无关，也不

产生毒素；

c、稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体；

d、能利用廉价的原料，发酵周期短，易于培养。

;⑵生产菌的来源：

a、菌种保藏机构和有关研究部门获得。

b、大量要从自然界中分离筛选；自然界是产酶菌种

的主要来源，土壤，深海，温泉，火山，森林等

都是菌种采集地。

筛选产酶菌的方法：采集、菌种的分离初筛，纯化，

复筛和生产性能检定等。

菌种改良的途径：应用遗传学原理进行基因突变，基

因转移和基因克隆。;定义：

指限制或固定于特定空间位置的酶，具

体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶

变成不易随水流失即运动受到限制，而又能

发挥催化作用的酶制剂，制备固定化酶的过

程称为酶的固定化。;酶的固定化技术和固定化酶;二、固定化酶的特点：;二、固定化酶的特点：;三、酶的固定化方法与制备技术;1.物理吸附法;1.物理吸附法;优点：操作简单，可选用不同电荷和不同形状的载体；固定化过程可与纯化过程同时实现；酶失活后载体仍可再生。

缺点：吸附酶量无规律可循，对不同载体和不同酶的吸附条件不同，吸附量与酶活力不一定呈平行关系；酶与载体之间结合力不强，酶易于脱落，导致酶活力下降并污染产物;2.离子结合法;2.离子结合法;酶分子含有离子交换基团的固相载体

第一个离子结合法固定化酶

DEAE—Cellulose

固定化过氧化酶

第一个工业化的固定化酶

DEAE—SephadexA-50

固定化氨基酰化酶;3.共价结合法;3.共价结合法;二、交联法;23;二、交联法;双功能试剂：

常用的是戊二醛;26;27;28;29;30;31;三、包埋法;微囊型;首先被采用的胶格包埋法是;三、包埋法;四、固定化酶在工业生产上的应用;37;1、固定化细胞的定义;2、固定化细胞的特点;3、固定化细胞的制备技术;4、酶和细胞的固定化载体

⑴吸附载体：无机物和有机物。

⑵包埋载体：卡拉胶、海藻胶（工业上常用方法）

⑶共价结合载体：纤维素、SephadexA200、琼脂、琼脂糖、苯胺多孔玻璃。;载体应具备的条件：