簡而言之,酶工程就是將酶或者微生物細胞,動植物細胞,細胞器等在一定的生物反應裝置中,利用酶所具有的生物催化功能,藉助工程手段將相應的原料轉化成有用物質並應用於社會生活的一門科學技術。它包括酶製劑的製備,酶的固定化,酶的修飾與改造及酶反應器等方面內容。酶工程的應用,主要集中於食品工業,輕工業以及醫藥工業中。 實際上,人類有意識地利用酶已經有好多年曆史了,也經歷了幾個發展階段,開始的時候,人們直接從動植物或微生物體內提取酶做成酶製劑,用於產品生產,這種方法直到現在仍被誕用。 比如說,現在我們使用的洗滌劑,大部分是加酶的,其去汙力大大加強了。此外,在製造乳酪、水解澱粉、釀造啤酒及硯烤制中,酶製劑都可以得到直接的應用。 由於從動植物中撮酶化較麻煩,數量也有限,人們普遍看好透過微生物大規模培養,然後從中提取酶,以獲取大量酶製劑的方法。目前,很多的商品酶,如澱粉酶、糖化酶、蛋白酶等等,主要是來自於微生物的。所以酶工程離不開微生物發酵工程,也可以說是發酵工程的產物。 在七十年代以後,伴隨著第二代酶——固定化酶及其相關技術的產生,酶工程才算真正登上了歷史舞臺。固定化酶正日益成為工業生產的主力軍,在化工醫藥、輕工食品、環境保護等領域發揮著巨大的作用。不僅如此,還產生了威力更大的第三代酶,它是包括輔助因子再生系統在內的固定化多酶系統,它正在成為酶工程應用的主角。 我們知道,酶在生物體內的含量是有限的,不管是哪種酶,在細胞中的濃度都不會是很高的,這也是出於生物機體生命活動平衡調節的需要。可是這樣一來,就限制了直接利用天然酶更有效地解決很多化學反應的可能性。 利用基因工程的方法可以解決這一難題。 只要在生物體內找到了某種有用的酶,即使含量再低,只要應用基因重組技術,透過基因擴增與增強表達,就可能建立高效表達特定酶製劑的基因工程菌或基因工程細胞了。把基因工程菌或基因工程細胞固定起來,就可構建成新一代的生物催化劑——固定化工程菌或固定化工程細胞了。人們也把這種新型的生物催化劑稱為基因工程酶製劑。 新一代基因工程酶製劑的開發研製,無疑是使酶工程如虎添翼。固定化基因工程菌、基因工程細胞技術將使酶的威力發揮得更出色,科學家們預言,如果把相關的技術與連續生物反應器巧妙結合起來,將導致整個發酵工業和化學合成工業的根本性變革。 對酶進行改造和修飾也是酶工程的一項重要內容。 酶的作用力雖然很強,尤其是被固定起來之後,力量就更大了,但並不是所有的酶製劑都適合固定化的,即使是用於固定化的天然酶,其活性也往往不能滿足人們的要求,需要改變其某些性質、提高其活性,以便更好地發揮其催化功能。 於是,酶分子修飾和改造的任務就被提出來了。 一般來說,科學家們是透過對酶蛋白分子的主鏈進行“切割”、“剪下”以及在側鏈上進行化學修飾來達到改造酶分子的目的的。被修飾、改造的酶分子,無論是物化性質,還是生物活性都得到了改善,甚至被賦予了新的功能。 人工設計和合成具有生物活性的非天然大分子物質,是科學家們共同努力的目標。
簡而言之,酶工程就是將酶或者微生物細胞,動植物細胞,細胞器等在一定的生物反應裝置中,利用酶所具有的生物催化功能,藉助工程手段將相應的原料轉化成有用物質並應用於社會生活的一門科學技術。它包括酶製劑的製備,酶的固定化,酶的修飾與改造及酶反應器等方面內容。酶工程的應用,主要集中於食品工業,輕工業以及醫藥工業中。 實際上,人類有意識地利用酶已經有好多年曆史了,也經歷了幾個發展階段,開始的時候,人們直接從動植物或微生物體內提取酶做成酶製劑,用於產品生產,這種方法直到現在仍被誕用。 比如說,現在我們使用的洗滌劑,大部分是加酶的,其去汙力大大加強了。此外,在製造乳酪、水解澱粉、釀造啤酒及硯烤制中,酶製劑都可以得到直接的應用。 由於從動植物中撮酶化較麻煩,數量也有限,人們普遍看好透過微生物大規模培養,然後從中提取酶,以獲取大量酶製劑的方法。目前,很多的商品酶,如澱粉酶、糖化酶、蛋白酶等等,主要是來自於微生物的。所以酶工程離不開微生物發酵工程,也可以說是發酵工程的產物。 在七十年代以後,伴隨著第二代酶——固定化酶及其相關技術的產生,酶工程才算真正登上了歷史舞臺。固定化酶正日益成為工業生產的主力軍,在化工醫藥、輕工食品、環境保護等領域發揮著巨大的作用。不僅如此,還產生了威力更大的第三代酶,它是包括輔助因子再生系統在內的固定化多酶系統,它正在成為酶工程應用的主角。 我們知道,酶在生物體內的含量是有限的,不管是哪種酶,在細胞中的濃度都不會是很高的,這也是出於生物機體生命活動平衡調節的需要。可是這樣一來,就限制了直接利用天然酶更有效地解決很多化學反應的可能性。 利用基因工程的方法可以解決這一難題。 只要在生物體內找到了某種有用的酶,即使含量再低,只要應用基因重組技術,透過基因擴增與增強表達,就可能建立高效表達特定酶製劑的基因工程菌或基因工程細胞了。把基因工程菌或基因工程細胞固定起來,就可構建成新一代的生物催化劑——固定化工程菌或固定化工程細胞了。人們也把這種新型的生物催化劑稱為基因工程酶製劑。 新一代基因工程酶製劑的開發研製,無疑是使酶工程如虎添翼。固定化基因工程菌、基因工程細胞技術將使酶的威力發揮得更出色,科學家們預言,如果把相關的技術與連續生物反應器巧妙結合起來,將導致整個發酵工業和化學合成工業的根本性變革。 對酶進行改造和修飾也是酶工程的一項重要內容。 酶的作用力雖然很強,尤其是被固定起來之後,力量就更大了,但並不是所有的酶製劑都適合固定化的,即使是用於固定化的天然酶,其活性也往往不能滿足人們的要求,需要改變其某些性質、提高其活性,以便更好地發揮其催化功能。 於是,酶分子修飾和改造的任務就被提出來了。 一般來說,科學家們是透過對酶蛋白分子的主鏈進行“切割”、“剪下”以及在側鏈上進行化學修飾來達到改造酶分子的目的的。被修飾、改造的酶分子,無論是物化性質,還是生物活性都得到了改善,甚至被賦予了新的功能。 人工設計和合成具有生物活性的非天然大分子物質,是科學家們共同努力的目標。