《酶工程制药pa》PPT课件

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1、第六章酶工程制药7/19/20211一、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。

2、第一节概述7/19/20212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。7/19/20213二、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

3、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。7/19/20214二、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、

4、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。7/19/20215⑵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。7/19/20216⑶目前常用的产酶微生物A、E.coil：是应用最广泛的产霉菌。分泌胞内酶，经细胞破碎分离得到。在工业上用于生产谷氨酸脱羧酶，天门冬氨酸酶、青霉素酰化酶、β

5、-半乳糖苷酶。B、枯草杆菌：主要用于生产α-淀粉酶、β-葡萄糖氧化酶、碱性磷酸脂酶。C、啤酒酵母：用于酿造啤酒、酒精、饮料、面包等。D、曲酶（黑曲霉和黄曲霉）：主要生产糖化酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、氨基酰化酶和脂肪酶。E、其他产酶菌：青霉菌、木霉菌、根霉菌、链霉菌等。7/19/20217第二节酶和细胞的固定化一、什么是固定化酶？7/19/20218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。7/19/20219酶的

6、固定化技术和固定化酶7/19/202110二、固定化酶的特点：可以在较长时间内多次使用，而且在多数情况下，酶的稳定性提高。2.反应后，酶与底物和产物易于分开，产物中无残留酶，易于纯化，产品质量高。3.反应条件易于控制，可实现转化反应的连续化和自动化控制。4.酶的利用效率高，单位酶催化的底物量增加，用酶量减少。5.比水溶性酶更适合于多酶反应。优点;7/19/202111二、固定化酶的特点：缺点：固定化时，酶活力有损失。增加了生产成本，工厂初始投资大。只能用于可溶性底物，而且较适合于小分子底物，对大分子底物不适宜。4.胞内酶必须经过酶的分离纯化过程。5.与完整

7、菌体相比不适宜用于多酶反应，特别是需要辅助因子的反应。7/19/202112三、酶的固定化方法与制备技术一、载体结合法二、交联法三、包埋法①物理吸附法②离子结合法③共价结合法①微囊型②胶囊型7/19/2021131.物理吸附法用物理方法将酶吸附于不溶性载体的一种固定方法此类载体很多。无机载体：活性炭、多孔玻璃、酸性白土、漂白土、高岭石、氧化铝、硅胶、膨润土、羟基磷灰石、等。天然高分子载体：淀粉、谷蛋白、纤维素等7/19/2021141.物理吸附法静止法电沉积法反应器上直接吸附法混合浴或震荡浴吸附法7/19/202115优点：操作简单，可选用不同电荷和不同形

8、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