现代生物化工中酶工程技术研究与应用

冯小刚

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摘要：酶是人体新陈代谢过程中不可缺少的催化剂，在加快新陈代谢速度和促进化学反应方面发挥着重要作用。随着现代生化技术的发展，以及基因工程和细胞工程的研究，酶的产业化和大规模生产取得了突破，为生物工程的应用空间提供了更大的发展空间。在酶工程过程中，主要是利用蛋白质工程技术或化学修饰方法改变酶分子，进而改变酶的性质，使酶产生不同的功能，在环境、医药、农业、工业等领域发挥着重要作用。在此基础上，分析了酶工程技术在现代生物化学中的研究与应用。

关键词：现代生物化工；酶工程技术；研究；应用

导言

酶在各行各业中的应用是通过酶工程技术来催化生物原料，使酶在不同的行业中发挥不同的作用。目前，酶工程技术正在现代生物化学研究中。酶工程的主要任务已由最初的研究转向酶的特性研究和酶的生物学特性的改变。对提高各行业的经济效益具有十分重要的现实意义。

1酶工程技术综述

1.1生物酶

1.1.1生物酶的特性

生物酶是一种具有很强催化功能的有机物，包括DNA和RNA，其主要成分是DNA。生物酶的结构与蛋白质相似，酶分子也由长链氨基酸组成。系统结构包括螺旋结构、薄板结构和三维结构，具有很强的催化作用。生物酶催化具有高效、转移、低反应条件和可变失活等特点。

1.1.2生物酶作用

生物酶的主要功能是催化。生物酶是指广义上具有催化作用的所有有机化合物，包括分解酶和合成酶两大类。它分为酸化还原酶、转移酶、水分解酶、离解酶、杂酶、合成酶等几类，每一类都含有不同种类的生物酶。不同的生物酶具有不同的催化作用。溶菌酶的作用是抗菌和抗炎。果胶酶的作用是水解聚羟基乙酸，为聚半乳糖醛酸酶和果胶裂解酶的活性创造更多的位置。脂肪酶用于水解脂肪酸和甘油，用于去除各种毛皮表面的杂质。蛋白酶的作用是水解酪蛋白和明胶。纤维素酶的作用是水解纤维素。过氧化氢酶用于催化水和氧的分解，净化水质。淀粉酶用来水解淀粉和糖。

1.2酶工程相关技术

1.2.1酶分子修饰技术

酶在自然界中催化反应时对环境要求很高，不适合工厂环境。利用酶分子修饰技术可以降低酶对条件的依赖性。它主要是利用传统的突变技术和分子生物学技术来替代对蛋白质的一种或几种氨基酸修饰来达到目的。

1.2.2酶的固定化

酶通常可溶于水，因此在与反应物充分结合后，酶不会从产物中分离出来。导致酶不能重复使用，产品污染严重，纯度不够，质量不高。但酶的固定化技术可以使酶与一些不溶性固体或胶体物质结合，使其与反应物充分结合，主要方法有包埋法、物理吸附法等，包埋法适用于以樱花细胞为主的包埋细胞，成本较低，但催化效率低，专一性差；物理吸附法是一种有效的吸附方法，能被活性炭、氧化铝、硅藻土等多孔材料吸附而不变性或失活。

1.3非水相反应

在应用酶工程技术的过程中，逐渐暴露出活性低、稳定性差等问题。然而，发现非水介质中酶催化的一些优点远远大于水溶液中的酶催化，即非水相催化。因此，当其中一种底物或产物为疏水性时，可以在非水介质中进行催化，由于其溶解度高，大大提高了效率，解决了在水中难以实现的合成反应。

2酶工程技术在现代生化工程中的应用

2.1医学领域

酶工程在医学领域的应用由来已久。首先，用于治疗遗传性疾病，如白化病患者的皮肤和毛发异常。这主要是由于先天原因引起的酶代谢异常。这时，生物酶可以用来改善新陈代谢；其次，它可以用来诊断疾病，主要是因为酶存在于人体的各个组织中，具有一定的活性，所以检测酶的活性可以诊断相应的疾病；第三，酶工程在疾病防治中也发挥着重要作用。例如，它可用于治疗消化不良的辅助药物，包括多酶片、蛋白酶等药物。也可用于创伤、糜蛋白酶、胰蛋白酶的辅助治疗，可清除创伤脓性伤口及胸腹粘膜粘连。另外，生物酶弹力蛋白的作用可用于治疗蛋白血症，疗效极佳。

2.2人的领域

利用酶催化的营养素可以显著增强细胞的活性，从而起到抗炎、抗肿瘤发展、血液净化等作用。同时，生物酶还可以有效补充人体免疫物质，提高营养物质的利用和吸收，在保健方面也发挥着重要作用。

2.3畜牧业

生物酶在畜牧业中的应用可以追溯到19世纪，主要用于各种动物饲料。常用的生物酶有微生物复合酶、淀粉酶等，它们在促进动物生长、提高饲料效率、增强动物免疫力等方面起着重要作用，另外，在一些成活率低的幼畜中使用酶饲料，可以提高动物的成活率，尽量减少兽药的使用，为畜牧业的可持续发展打下坚实的基础。而且，酶工程技术在人类生活和生产中产生大量蛋白质废物后，也可以应用于畜牧业生产，从而降低畜牧业的生产成本。如何减少酶工程建设过程中的处理问题也是目前主要的研究方向。

结语

总之，酶工程技术对生物工程的研究具有重要意义。生物工程作为一门应用学科，对促进社会发展具有重要意义。酶工程技术作为生物工程的一个重要分支，在不同的行业有着不同的应用方式。要结合其他生物工程技术改造酶分子，研究不同基因酶制剂，不断丰富酶产业和酶化工产业，扩大应用范围，为各行各业发挥贡献作用。

参考文献
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　　[2]周錦鹏.酶工程现代应用及未来发展[J].当代化工研究，2020（12）：169-170.