现代生物化工中酶工程技术研究与应用

现代生物化工中酶工程技术研究与应用

郝晶心

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摘要：众所周知，人的生存与发展都离不开新陈代谢，而酶是人体新陈代谢中不可或缺的催化剂。在新陈代谢的基础上，机体进行细胞的更迭，维持机体各项功能。酶作为新陈代谢中常见的催化剂，对于加快新陈代谢速度、促进化学反应起到重要作用。最初的淀粉酶主要是从麦芽提取液中得到的，随着现代生物化工技术的不断进步，人们对于酶工程了解更加深入，为现代生物化工的发展提供了更多支持。笔者结合自身工作和学习经验，探讨现代生物化工中酶工程技术研究与应用，希望对相关人士有一定借鉴价值。

关键词：现代生物化工；酶工程技术；应用

引言

新陈代谢是生物体细胞日常生活中的重要环节。通过新陈代谢来满足生物体的正常运转，对于生物的生长和繁衍都有着重要意义。酶作为新陈代谢的重要催化剂，发挥着积极作用，能加快新陈代谢的速度。现代生物化工技术的发展为酶的研究提供了技术支持，加强酶的研究，不仅能为生物化工行业的发展创造出新的活力，同时也能为酶的应用创造条件。因此加强对酶工程技术的分析和研究就显得尤为重要。

1概述

1.1生物酶的概述

生物酶是一种蛋白质，主要存在于活细胞中，可以将其看作是诸多细胞新陈代谢的催化剂。此外，在其他行业的生产中，酶也能发挥一些积极的促进作用。结合生物酶的具体应用来看，大部分酶在生物体活动中扮演的都是催化剂。生物酶主要有以下特点:首先就是稳定性差。作为一种蛋白质，生物酶在发挥自身作用的过程中容易受到其他负面因素的影响，降低生物酶的活性。其次就是专一性较强。大部分催化剂的适应性都比较强，能够结合不同的需要进行选择，但是生物酶的专一性比较强，一般只能对一种化合物发挥催化作用。再次就是催化效率较高。相较之传统的催化剂，生物酶的催化效果大大提高。最后就是酶的活性可以随时进行调节。换个角度来看，也有利于提高催化工作的效率。

1.2酶的基本原理

想要探究酶同生物体之间的作用过程，就要对酶的自身特性有一个较为全面的把握，同时还要明确生物酶的在自身功能。想要对酶的特性进行把握，可以结合酶的具体应用进行分析。一般来说，酶在不同物质之间发生反应时，会在一定程度上提高物质分解的速度。但是，在一些较为特殊的化学反应体系中，想要达到理想的催化效果，就要采取相关措施保证分子的活性。除此之外，分子的数量也会影响到化学反应的速率。结合酶反应的实际来看，抑制剂、激活剂和温度等因素会影响到酶的加速反应。在大多数的生物实验中很难实现对酶生机数值的有效把握，这对于工作人员来说是一项巨大挑战。

2现代生物化工中酶工程技术的应用

2.1医学领域

酶工程在医学领域方面的应用时间较早，一是在遗传病的治疗上，比如白化病患者皮肤和毛发异常的问题，这主要是原因先天性原因造成酶代谢失常，这时候就可以使用生物酶来提高代谢;二是可以利用生物酶诊断疾病，主要是因为酶在人体各项组织中存在并且具有一定的活性，因此检测酶的活性就可以诊断相应的疾病;三是酶工程在疾病防治中也发挥着重要的作用，比如可以用于消化不良辅助药物中，包括多酶片、蛋白酶等药物，还可以用于外伤辅助治疗，应用于胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶，能够清理外伤化脓伤口以及胸、腹腔黏膜粘连，除此以外，生物酶弹性蛋白的作用可以用于蛋白血症的治疗，治疗效果优异。

2.2食品工业

酶工程技术在食品工业中的应用所占市场份额最大。我国的第二代酶，固定化酶技术产生于七十年代后期，在食品工业中主要应用于酿酒工业、淀粉加工、面粉烘烤、蛋白质加工、果树加工、乳品加工等。在酿酒工业中，生产啤酒的原料麦芽会生产大量的淀粉酶、纤维素等，但由于酶活力不足，导致蛋白质降解和糖化作用不足，影响着啤酒的口感。酿酒工艺中必须要加入淀粉酶，而淀粉酶会吸附原料中的淀粉酶。在酿造啤酒的原料中加入酸性蛋白酶，使酸性蛋白酶释放被液态淀粉酶吸收的淀粉酶，提高淀粉酶的活性，有助于提高啤酒的产出率。

2.3畜牧业

在畜牧业领域，生物酶的应用最早起源于19世纪，随着畜牧业的不断发展，生物酶在多种畜牧饲料中应用更加频繁，比如微生物复合酶、淀粉酶等。生物酶饲料的应用有助于动物更好成长，提升饲料使用效率，增强动物免疫力。比如，一些幼小动物的存活率较低，生物酶饲料的应用很好地解决了这方面问题，在提升动物存活率的同时也减少了兽医药费的使用，对于畜牧业的长期发展有积极影响。此外，在人类生活、生产中含有大量蛋白质废弃物，未经处理的废弃物不能用于畜牧业，通过酶工程技术的应用，可以将蛋白质废弃物进行发酵，大幅提升废弃物的转化效率，降低畜牧业成本，推动畜牧的健康发展。酶处理有着广阔的应用前景，必须深入研究酶反应副产物的特征和稳定化、反应残余物的处理、处理费用等问题。

2.4酿酒工业

麦芽是啤酒生产的主要原料，在生产过程中如果存在麦芽质量欠佳或大米等辅助原料使用量较大的情况时就会造成淀粉酶、β一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足的问题，因此啤酒酿造过程中会出现不能充分糖化、蛋白质降解不足情况，使啤酒的风味和吸收率受到一定的影响，在酶工程技术的支持下，越来越多的企业生产厂家开始使用微生物淀粉酶、蛋白酶、β一葡聚酶等制剂，将其加入到酿酒的生产过程中能够避免麦芽中酶活力不足的缺陷出现，从而提高啤酒的风味与吸收率。

3酶工程的未来发展

酶作为一种高效的生物催化剂在各行业领域得到普及应用的同时也出现了一系列的问题，比如国产酶种类相对单一、复合酶技术不甚成熟等，而且酶产品精度并不够，一些产品还是粗加工产物，同时酶工程技术应用过程中也会产生废物，因此这些问题都需一步步进行解决。除此以外，我们现在所使用的酶几乎全部都要靠自然界中已有的酶提供，石油工业等有机化工领域大多还采用无机催化剂，因此还需要加强研究，以便可以人工制备并大量生产最符合人类需求的酶。新酶的设计与制作，将会使得酶工程丰富性得到巨大的提升，使得目前很难进行或者很难量产的酶促反应实现产业化。酶的优化生产将进一步提高现阶段反应的效率和产量，不断提高产品质量与数量，可以说，酶工程在未来将会发挥越来越重要的作用，对提高现代社会的生产质量与生产效率发挥着十分重要的现实意义。

结语

酶工程技术在现代生物化工中有着较为深入的应用，一方面要归功于相关技术的不断完善，另一方面也要归功于行业工作人员的长期努力。充分发挥酶工程技术的积极作用，能够为诸多行业的发展注入全新的活力。除了行业自身的努力之外，国家的相关管理部门也要发挥自身的积极作用，对相关的管理制度进行完善，同时贯彻落实日常的管理工作，为酶工程技术的发展营造一个良好的外部环境，为经济社会的发展创造新的机遇。

参考文献

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