我的课件第五章酶工程原理及其在食品工业中的应用ppt课件

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1、第五章酶工程及其在食品工业中的应用第一节酶工程原理概述（一）酶工程的定义利用酶的特异催化功能，或对酶结构进行修饰改造，并借助于生物反应器和工艺优化过程，有效地发挥酶的催化特性来生产人类所需产品的技术。它包括酶、细胞固定化技术、酶化学修饰技术和酶反应器设计等。一、酶工程概述酶工程技术的应用范围大致有：（1）对生物宝库中存在天然酶的开发和生产；（2）自然酶的分离纯化及鉴定技术；（3）酶的固定化技术（固定化酶和固定化细胞技术）；（4）酶反应器的研制和应用；（5）与其它生物技术领域的交叉和渗透。其中固定化酶技术是酶工程的核心。食品酶工程是将酶的理论与

2、技术应用在食品领域，将酶学基本原理与食品工程相结合，为新型食品和食品原料的开发提供技术支持。酶工程的内容化学酶工程化学酶工程亦称初级酶工程，是指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用。它主要是由酶学原理与化工技术相互渗透和结合而形成的一门科学技术。自然酶:由材料中分离出来，制成酶制剂，应用于纺织、食品、制药等行业。化学修饰酶:通过酶分子的化学修饰达到改性改构的目的。常采用：酶分子功能基团修饰、交联反应，酶与高分子结合等方法。主要应用于酶学研究和疾病治疗。固定化酶:酶分子通过吸附、交联、包埋及共价键结合等方法束缚于某种特定支持物

3、上而发挥酶的作用。它在医药和食品工业上具有极大的使用价值。人工合成酶:这是化学家模拟酶的催化功能，用化学方法合成的催化剂，称之为人工酶。人工酶的制备有两种：半合成法和全合成法。这类酶目前尚未具备使用价值。生物酶工程生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术结合的产物，亦称高级酶工程。生物酶工程主要包括三个方面:用基因工程技术大量生产酶（克隆酶），目前已经克隆成功的酶基因有100多种，其中尿激酶，纤溶酶原激活剂与凝乳酶等已获得有效的表达，已经或正在投入生产。修饰酶基因产生遗传修饰酶（突变酶），这方面的研究很少，但己揭开了序幕。设

4、计新酶基因，创造优质酶，用于特殊的高价化学药品和超自然生物制品的生产，满足人类的其他需要。酶反应器和酶传感器酶反应器是完成酶促反应的装置。其研究内容包括：酶反应器的类型及特性；酶反应器的设计、制造及选择等。酶传感器又称酶电极。酶电极是由感受器（如固定化酶）和换能器（如离子选择性电极）所组成的一种分析装置。用于测定混合液中某种物质的浓度。酶工程的研究进展及其重要意义由于酶制剂不稳定，不能重复使用，从20世纪60年代起，人们曾把注意力集中到酶和细胞的固定化研究上。1953年,Crubhofet和Schleith,将胃蛋白酶、淀粉酶、梭肤酶和核糖

5、核酸酶等结合在重氮化的树脂上，实现了酶的固定化。1969年，日本千烟一朗首次应用固定化氨基酰化酶大规模生产L-氨基酸。现在已有十多种固定化酶用于工业生产。例如：利用固化定葡萄糖异构酶生产高果糖浆；利用固定化青霉素酞化酶生产6-氨基青霉烷酸；利用固定化乳糖酶生产低乳糖牛奶。酶技术应用十分广泛：（1）运用酶技术生产有重要价值产品例如：利用固定化氨基酰化酶拆分DL一酞化氨基酸，自动连续地生产L一氨基酸；利用固定化青霉素酰化酶合成青霉素；利用固定化木瓜蛋白酶合成高甜度低热量的甜味二肽；利用a-淀粉酶、糖化酶以及固定化葡萄糖异构酶从淀粉生产高果糖浆等

6、。（2）利用酶制剂改进生产工艺，提高产品质量和产率，降低生产成本（3）酶技术在医疗卫生和环保方面，亦发挥着极其重要的作用在治疗疾病方面，不少酶制剂可以作为治疗疾病的药用酶，有很好的疗效。例如：尿激酶在治疗各种血栓病方面，有特效；天冬酰胺酶能治疗白血病，抗肿瘤；人尿胰蛋自酶抑制剂能使急性胰腺炎患者转危为安；猪、牛凝血酶在外科手术过程中用于止血，效果很好。第二节食品酶的生产与改造2.1酶的生产从理论上讲，人们可以通过两条途径获得酶制剂，即:①化学合成；②从生物体内直接提取分离获得。酶的生产早期，人们主要是从动植物体中提取获得酶制剂。目前仍有蛋白

7、酶、淀粉酶、溶菌酶等少数几种酶，以动植物体为原料获得。目前酶的生产主要以微生物为原料。近年来在合成酶的类似物和模似酶方面取得了一定进展，但它们的催化性和专一性方面都很低。所以，在较长的一段时间内，酶只有直接从生物体中提取。2.1.1酶生产菌的要求作为酶制剂生产菌的要求：（1）不能是致病菌。特别是对于食品用酶和医药用酶尤其如此，现已经过某些国家和国际机构鉴定后认为可用于食品工业和医药工业的生产菌种有：枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉、啤酒酵母和脆壁酵母等。（2）不易退化，不易感染噬菌体。（3）产酶量高，而且最好产生胞外酶。（4）能利用廉价的原料

8、，发酵周期短，易培养。2.1.2发酵方法与发酵条件用于酶生产的发酵方法有：（1）固体发酵法即以鼓皮、米糠等为基本原料，加无机盐和适量水分（通常50％左右）进行的一种