第10章酶的應(yīng)用

1、第十章第十章 酶的應(yīng)用酶的應(yīng)用1.1.酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用2.2.酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用3.3.酶在輕工、化工方面的應(yīng)用酶在輕工、化工方面的應(yīng)用4.4.酶在能源、環(huán)保方面的應(yīng)用酶在能源、環(huán)保方面的應(yīng)用“綠色健康，綠色健康，“酶酶”力無限力無限醫(yī)藥、洗滌劑、紡織、淀粉制糖、發(fā)酵、酒精、食品（包括果蔬汁、啤酒釀造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂）、飼料、皮革、造紙和化工等工業(yè)領(lǐng)域 酶參與了生物體內(nèi)所有的生命活動和生命過程酶參與了生物體內(nèi)所有的生命活動和生命過程v執(zhí)行具體的生理功能執(zhí)行具體的生理功能- -唾液、胃液中的消化唾液、胃液中的消化酶，凝血酶等酶

2、，凝血酶等v清除有害物質(zhì)清除有害物質(zhì), ,起保衛(wèi)作用起保衛(wèi)作用- -過氧化物酶，過氧化物酶，朝氧化物岐化酶等朝氧化物岐化酶等v協(xié)同激素等生理活性物質(zhì)在體內(nèi)發(fā)揮信號協(xié)同激素等生理活性物質(zhì)在體內(nèi)發(fā)揮信號轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換, ,傳遞與放大作用傳遞與放大作用, ,調(diào)節(jié)生理功能調(diào)節(jié)生理功能- -蛋白蛋白激酶激酶v催化代謝反應(yīng)催化代謝反應(yīng), ,建立各種各樣代謝體系與代建立各種各樣代謝體系與代謝途徑謝途徑- -葡萄糖、氨基酸、核酸代謝。葡萄糖、氨基酸、核酸代謝。酶制劑的開發(fā)酶制劑的開發(fā)食品加工用酶食品加工用酶飼料用酶中重點產(chǎn)品是植酸酶飼料用酶中重點產(chǎn)品是植酸酶紡織用酶紡織用酶洗滌用酶洗滌用酶臨床診斷用酶、治療用酶、化

3、妝品用酶。臨床診斷用酶、治療用酶、化妝品用酶。第一節(jié)酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用第一節(jié)酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用v 用酶進行用酶進行疾病的診斷疾病的診斷v 用酶進行用酶進行疾病的治療疾病的治療v 用酶制造各種用酶制造各種藥物藥物1、通過酶活力變化進行疾病診斷、通過酶活力變化進行疾病診斷酶疾病與酶活力變化淀粉酶胰臟疾病，腎臟疾病時升高；肝病時下降膽堿酯酶肝病、肝硬化、有機磷中毒、風(fēng)濕等，活力下降酸性磷酸酶前列腺癌、肝炎、紅血球病變時，活力升高堿性磷酸酶佝僂病、軟骨化病、骨瘤、甲狀旁腺機能亢進時，活力升高；軟骨發(fā)育不全等，活力下降谷丙轉(zhuǎn)氨酶/谷草轉(zhuǎn)氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（-GT）原發(fā)性和繼發(fā)性

4、肝癌，活力增高至200單位以上，阻塞性黃疸、肝硬化、膽道癌等，血清中酶活力升高醛縮酶急性傳染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力顯著升高胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指腸潰瘍，活力下降磷酸葡糖變位酶肝炎、癌癥，活力升高乳酸脫氫酶肝癌、急性肝炎、心肌梗塞，活力顯著升高；肝硬化，活力正常端粒酶癌細胞中含有端粒酶，正常體細胞內(nèi)沒有端粒酶活性山梨醇脫氫酶（SDH）急性肝炎，活力顯著提高脂肪酶急性胰腺炎，活力明顯增高，胰腺癌、膽管炎患者，活力升高肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力顯著升高；肌炎、肌肉創(chuàng)傷，活力升高羥基丁酸脫氫酶心肌梗塞、心肌炎，活力增高磷酸己糖異構(gòu)酶急性肝炎，活力極度升高；心肌梗塞、急性腎炎，腦

5、溢血，活力明顯升高鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力明顯升高乳酸脫氫酶同工酶心肌梗塞、惡性貧血，LDH1增高；白血病、肌肉萎縮，LDH2增高；白血病、淋巴肉瘤、肺癌，LDH3增高；轉(zhuǎn)移性肝癌、結(jié)腸癌，LDH4增高；肝炎、原發(fā)性肝癌、脂肪肝、心肌梗塞、外傷、骨折，LDH5增高葡萄糖氧化酶測定血糖含量，診斷糖尿病亮氨酸氨肽酶（LAP）肝癌、陰道癌、阻塞性黃疸，活力明顯升高酶的臨床應(yīng)用可分為兩種情況：酶的臨床應(yīng)用可分為兩種情況：根據(jù)體內(nèi)與疾病的酶活性變化來診斷某些根據(jù)體內(nèi)與疾病的酶活性變化來診斷某些疾??；疾病；利用酶測定體內(nèi)與某種疾病有關(guān)的某些物利用酶測定體內(nèi)與某種疾病有關(guān)的某些

6、物質(zhì)的量來對疾病進行診斷。質(zhì)的量來對疾病進行診斷。檢測血液和尿液中葡萄糖的含量：檢測血液和尿液中葡萄糖的含量： 使用時現(xiàn)將葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶與使用時現(xiàn)將葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶與還原型鄰聯(lián)甲苯胺一起用明膠共固定在濾還原型鄰聯(lián)甲苯胺一起用明膠共固定在濾紙條上制成酶試紙，與樣品溶液接觸后，紙條上制成酶試紙，與樣品溶液接觸后，在在10-60s10-60s的時間內(nèi)顯色。的時間內(nèi)顯色。2、用酶測定物質(zhì)的量的變化進行疾病診斷、用酶測定物質(zhì)的量的變化進行疾病診斷 酶測定的物質(zhì)用 途葡萄糖氧化酶葡萄糖測定血糖、尿糖，診斷糖尿病葡萄糖氧化酶+過氧化物酶葡萄糖測定血糖、尿糖，診斷糖尿病尿素酶尿素測定血液、尿

7、液中尿素的量，診斷肝臟、腎臟病變谷氨酰胺酶谷氨酰胺測定腦脊液中谷氨酰胺的量，診斷肝昏迷、肝硬化膽固醇氧化酶膽固醇測定膽固醇含量，診斷高血脂等DNA聚合酶基因通過基因擴增，基因測序，診斷基因變異、檢測癌基因PKU苯丙酮尿癥腦發(fā)育受阻，嚴重腦力呆滯，智商 050苯丙氨酸代謝途徑關(guān)系到三種遺傳病苯丙氨酸代謝途徑關(guān)系到三種遺傳病體檢表中有關(guān)酶的選項體檢表中有關(guān)酶的選項3、酶在疾病治療方面的應(yīng)用、酶在疾病治療方面的應(yīng)用酶 名來 源用 途淀粉酶胰臟、麥芽、微生物治療消化不良，食欲不振蛋白酶胰臟、胃、植物、微生物治療消化不良，食欲不振，消炎，消腫，除去壞死組織，促進創(chuàng)傷愈合，降低血壓脂肪酶胰臟、微生物治療消

8、化不良，食欲不振纖維素酶霉菌治療消化不良，食欲不振溶菌酶蛋清、細菌治療各種細菌性和病毒性疾病尿激酶人尿治療心肌梗塞，結(jié)膜下出血，黃斑部出血鏈激酶鏈球菌治療血栓性靜脈炎，咳痰，血腫，下出血，骨折青霉素酶蠟狀芽孢桿菌治療青霉素引起的變態(tài)反應(yīng)L-天冬酰胺酶大腸桿菌治療白血病超氧化物歧化酶微生物，植物，動物預(yù)防輻射損傷，治療紅斑狼瘡，皮肌炎，結(jié)腸炎凝血酶動物，蛇，細菌，酵母等治療各種出血病膠原酶細菌分解膠原，消炎，化膿，脫痂，治療潰瘍右旋糖酐酶微生物預(yù)防齲齒 膽堿酯酶細菌治療皮膚病，支氣管炎，氣喘溶纖酶蚯蚓溶血栓彈性蛋白酶胰臟治療動脈硬化，降血脂核糖核酸酶胰臟抗感染，祛痰，治肝癌尿酸酶牛腎治療痛風(fēng)常用

9、的藥用酶常用的藥用酶（1 1）蛋白酶）蛋白酶是一類催化蛋白質(zhì)水解的酶類。是一類催化蛋白質(zhì)水解的酶類。工業(yè)上生產(chǎn)蛋白酶制劑主要有枯草桿菌、工業(yè)上生產(chǎn)蛋白酶制劑主要有枯草桿菌、棲土曲霉等微生物。棲土曲霉等微生物。在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用最初是在消化藥上。在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用最初是在消化藥上。蛋白酶經(jīng)靜脈注射后，還可治療高血壓。蛋白酶經(jīng)靜脈注射后，還可治療高血壓。（2）溶菌酶）溶菌酶（3 3）L-L-天冬酰胺酶天冬酰胺酶v是一種治療兒童急性淋巴細胞白血病的酶是一種治療兒童急性淋巴細胞白血病的酶類藥物。類藥物。（4 4）尿激酶）尿激酶是由腎細胞產(chǎn)生，從新鮮人尿中提取制得是由腎細胞產(chǎn)生，從新鮮人尿中提取制得的一種能

10、溶解血栓的藥物。的一種能溶解血栓的藥物。應(yīng)用組織培養(yǎng)的方法，可以從培養(yǎng)的腎臟應(yīng)用組織培養(yǎng)的方法，可以從培養(yǎng)的腎臟細胞中獲得大量的尿激酶。細胞中獲得大量的尿激酶。（5 5）酪氨酸酶）酪氨酸酶人體中酪氨酸酶有催化酪氨酸合成人體中酪氨酸酶有催化酪氨酸合成L-L-多巴多巴和進一步合成黑色素的作用。和進一步合成黑色素的作用。黑色素是一類有著復(fù)雜結(jié)構(gòu)、非均質(zhì)的類黑色素是一類有著復(fù)雜結(jié)構(gòu)、非均質(zhì)的類多酚聚合體。多酚聚合體。栓溶酶類與心血管疾病栓溶酶類與心血管疾病凝血酶凝血酶健美生消化酶健美生消化酶幫助腸胃蠕動幫助腸胃蠕動【產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格】9090片瓶片瓶【食用方法食用方法】成人每日成人每日3 3片，隨主餐

11、服用片，隨主餐服用【成分成分( (每片含每片含) )】1)1)消化蛋白質(zhì)：木瓜蛋白酶消化蛋白質(zhì)：木瓜蛋白酶5050毫克、菠蘿蛋白毫克、菠蘿蛋白酶酶3030毫克；毫克；2)2)消化脂肪：脂肪酶消化脂肪：脂肪酶3030毫克；毫克；3)3)消化碳水化合物消化碳水化合物/ /淀粉：淀粉酶淀粉：淀粉酶5050毫克；毫克；4)4)消化乳制品：乳糖酶消化乳制品：乳糖酶3030毫克；毫克；5)5)消化纖維：纖維素酶消化纖維：纖維素酶1515毫克。毫克。另含：能抑制過多胃酸的葡萄糖酸鈣，能緩解另含：能抑制過多胃酸的葡萄糖酸鈣，能緩解反胃薄荷葉和茴香反胃薄荷葉和茴香【適用人群適用人群】消化不良者消化不良者腸胃疾病

12、患者腸胃疾病患者大病初愈者大病初愈者消化酶類消化酶類SOD 美國醫(yī)學(xué)家WF安德森等人對腺苷脫氨酶缺乏癥（ADA缺乏癥）的基因治療，是世界上第一個基因治療成功的范例。謝德謝德爾，爾，19993、酶在藥物制造方面的應(yīng)用、酶在藥物制造方面的應(yīng)用 酶主要來源用途青霉素?；肝⑸镏圃彀牒铣汕嗝顾睾皖^孢菌素11-羥化酶霉菌制造氫化可的松L-酪氨酸轉(zhuǎn)氨酶細菌制造多巴（L-二羥苯丙氨酸）-酪氨酸酶植物制造多巴-甘露糖苷酶鏈霉菌制造高效鏈霉素核苷磷酸化酶微生物生產(chǎn)阿拉伯糖腺嘌呤核苷（阿糖腺苷）?；被崴饷肝⑸锷a(chǎn)L-氨基酸5-磷酸二酯酶桔青霉等微生物生產(chǎn)各種核苷酸多核苷酸磷酸化酶微生物生產(chǎn)聚肌胞，聚肌苷

13、酸無色桿菌蛋白酶細菌由豬胰島素（Ala-30）轉(zhuǎn)變?yōu)槿艘葝u素（Thr-30）核糖核酸酶微生物生產(chǎn)核苷酸蛋白酶動物、植物、微生物生產(chǎn)L-氨基酸-葡萄糖苷酶黑曲霉等微生物生產(chǎn)人參皂甙-Rh2（1 1）青霉素?；福┣嗝顾仵；?青霉素?；甘前牒铣汕嗝顾厣a(chǎn)中具重要青霉素酰化酶是半合成青霉素生產(chǎn)中具重要作用的一種酶。作用的一種酶。（2 2）- -酪氨酸酶酪氨酸酶多巴是治療帕金森綜合癥的一種重要藥物。多巴是治療帕金森綜合癥的一種重要藥物。（3 3）核苷磷酸化酶）核苷磷酸化酶v核苷中的核糖被阿拉伯糖取代可以形成阿核苷中的核糖被阿拉伯糖取代可以形成阿糖苷。阿糖苷具有抗癌和抗病毒的作用。糖苷。阿糖苷具有抗

14、癌和抗病毒的作用。v由阿糖尿苷生成阿糖腺苷分由阿糖尿苷生成阿糖腺苷分2 2步進行：阿糖步進行：阿糖尿苷在尿苷磷酸化酶的作用下生成阿拉伯尿苷在尿苷磷酸化酶的作用下生成阿拉伯糖糖-1-1-磷酸。磷酸。 然后阿糖然后阿糖-1-1-磷酸再在嘌呤核苷磷酸化酶的磷酸再在嘌呤核苷磷酸化酶的作用下生成阿糖腺苷。作用下生成阿糖腺苷。（4 4）無色桿菌蛋白酶）無色桿菌蛋白酶 人胰島素和豬胰島素只在人胰島素和豬胰島素只在B B鏈第鏈第3030位的氨基位的氨基酸不同。無色桿菌蛋白酶可以特異性地催酸不同。無色桿菌蛋白酶可以特異性地催化胰島素化胰島素B B鏈羧基末端（第鏈羧基末端（第3030位）上的氨基位）上的氨基酸置換

15、反應(yīng)。酸置換反應(yīng)。（5 5）現(xiàn)代酶工程技術(shù)在制藥工業(yè)中的應(yīng)用）現(xiàn)代酶工程技術(shù)在制藥工業(yè)中的應(yīng)用第二節(jié)第二節(jié) 酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用一、酶在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用一、酶在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用（一）酶在淀粉類食品生產(chǎn)中的應(yīng)用（一）酶在淀粉類食品生產(chǎn)中的應(yīng)用 淀粉可以在各種淀粉酶的作用下，水解生淀粉可以在各種淀粉酶的作用下，水解生產(chǎn)糊精、低聚糖、麥芽糖和葡萄糖等產(chǎn)物，產(chǎn)糊精、低聚糖、麥芽糖和葡萄糖等產(chǎn)物，或者經(jīng)過葡萄糖異構(gòu)酶、環(huán)狀糊精葡萄糖或者經(jīng)過葡萄糖異構(gòu)酶、環(huán)狀糊精葡萄糖轉(zhuǎn)移酶等的作用生成果葡糖漿、環(huán)狀糊精轉(zhuǎn)移酶等的作用生成果葡糖漿、環(huán)狀糊精等產(chǎn)物。等產(chǎn)物。 1、葡萄糖的生產(chǎn)、葡萄糖的生

16、產(chǎn) 酶法生產(chǎn)葡萄糖是以淀粉為原料，先經(jīng)酶法生產(chǎn)葡萄糖是以淀粉為原料，先經(jīng)- -淀粉酶液化成糊精，再用糖化酶催化生成淀粉酶液化成糊精，再用糖化酶催化生成葡萄糖。葡萄糖。淀粉液化液淀粉酶糖化酶糖化液噴霧干燥氫化還原結(jié)晶異構(gòu)酶粉狀葡萄糖山梨醇結(jié)晶葡萄糖果葡糖漿果糖42%葡萄糖55%低聚糖分離混合高果糖漿果糖漿果糖80-90%果糖55%葡萄糖39%低聚糖2、果糖的生產(chǎn)、果糖的生產(chǎn) 3、飴糖、麥芽糖的生產(chǎn)、飴糖、麥芽糖的生產(chǎn) 以大米和糯米為原料，加入大麥芽，利用以大米和糯米為原料，加入大麥芽，利用麥芽糖中的麥芽糖中的- -淀粉酶和淀粉酶和- -淀粉酶，將淀粉淀粉酶，將淀粉糖轉(zhuǎn)化而成的麥芽糖漿。糖轉(zhuǎn)化而成

17、的麥芽糖漿。4 4、糊精、麥芽糊精的生產(chǎn)、糊精、麥芽糊精的生產(chǎn)糊精是淀粉低程度水解的產(chǎn)物。糊精是淀粉低程度水解的產(chǎn)物。（二）酶在蛋白質(zhì)類食品生產(chǎn)方面的應(yīng)用（二）酶在蛋白質(zhì)類食品生產(chǎn)方面的應(yīng)用 蛋白酶是一類催化蛋白質(zhì)水解的酶。根據(jù)來蛋白酶是一類催化蛋白質(zhì)水解的酶。根據(jù)來源不同分為：源不同分為：v動物蛋白酶動物蛋白酶v微生物蛋白酶微生物蛋白酶v植物蛋白酶植物蛋白酶根據(jù)作用的根據(jù)作用的pHpH不同分為不同分為: :酸性蛋白酶酸性蛋白酶中性蛋白酶中性蛋白酶堿性蛋白酶堿性蛋白酶 乳糖酶是一種催化乳糖水解生產(chǎn)半乳糖和乳糖酶是一種催化乳糖水解生產(chǎn)半乳糖和葡萄糖的酶。葡萄糖的酶。（1 1）水解蛋白的生產(chǎn)）水解

18、蛋白的生產(chǎn)（2 2）氨基酸的生產(chǎn)）氨基酸的生產(chǎn)（3 3）明膠的生產(chǎn)）明膠的生產(chǎn)（4 4）干酪的生產(chǎn)）干酪的生產(chǎn)乳制品與乳酶二、酶在食品保鮮和儲藏中的應(yīng)用二、酶在食品保鮮和儲藏中的應(yīng)用1、葡萄糖氧化酶、葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶在有氧條件下能催化葡萄糖葡萄糖氧化酶在有氧條件下能催化葡萄糖氧化成與其性質(zhì)完全不同的葡萄糖酸內(nèi)酯。氧化成與其性質(zhì)完全不同的葡萄糖酸內(nèi)酯。用于魚類冷藏制品的保鮮，一方面利用其用于魚類冷藏制品的保鮮，一方面利用其氧化葡萄糖產(chǎn)生的葡萄糖酸，使魚制品表氧化葡萄糖產(chǎn)生的葡萄糖酸，使魚制品表面面pHpH值降低，抑制細菌的生長。值降低，抑制細菌的生長。另一方面是利用葡萄糖氧化酶去除氧，從

19、另一方面是利用葡萄糖氧化酶去除氧，從而降低脂肪氧合酶、多酚氧化酶的活力。而降低脂肪氧合酶、多酚氧化酶的活力。2、溶菌酶、溶菌酶又稱胞壁質(zhì)酶或又稱胞壁質(zhì)酶或N-N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶。乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是一種催化細菌細胞壁中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是一種催化細菌細胞壁中的肽多糖水解的酶，能選擇性分解微生物的肽多糖水解的酶，能選擇性分解微生物的細胞壁，從而使微生物細胞內(nèi)容物滲出的細胞壁，從而使微生物細胞內(nèi)容物滲出而死亡。而死亡。三、用酶制劑改善食品風(fēng)味、品質(zhì)和產(chǎn)量三、用酶制劑改善食品風(fēng)味、品質(zhì)和產(chǎn)量果汁生產(chǎn)與果膠酶 提高出汁率提高出汁率 澄清果蔬汁澄清果蔬汁 酶在果汁超濾工藝中的應(yīng)用酶在

20、果汁超濾工藝中的應(yīng)用 酶技術(shù)用于保護果蔬汁飲料的穩(wěn)定性、風(fēng)酶技術(shù)用于保護果蔬汁飲料的穩(wěn)定性、風(fēng)味、色澤味、色澤第三節(jié)第三節(jié) 酶在輕工、化工方面的應(yīng)用酶在輕工、化工方面的應(yīng)用 v用酶進行原料處理用酶進行原料處理v用酶生產(chǎn)各種輕工、化工產(chǎn)品用酶生產(chǎn)各種輕工、化工產(chǎn)品v用酶增強產(chǎn)品的使用效果。用酶增強產(chǎn)品的使用效果。 一、酶在原料處理方面的應(yīng)用一、酶在原料處理方面的應(yīng)用1 1、發(fā)酵原料的處理、發(fā)酵原料的處理纖維素酶是一類催化纖維素水解生成葡萄纖維素酶是一類催化纖維素水解生成葡萄糖的酶類的總稱。糖的酶類的總稱。戊聚糖酶戊聚糖酶2、紡織原料的處理、紡織原料的處理 生物拋光是一種用纖維素酶改善纖維素纖維生物拋光是一種用纖維素酶改善纖維素纖維制品表面的整理工藝制品表面的整理工藝, ,以達到持久的抗起毛以達到持久的抗起毛起球并增加織物的光潔度和柔軟度。起球并增加織物的光潔度和柔軟度。 3、制漿、造紙原料的處理、制漿、造紙原料的處理木質(zhì)素酶處理使木質(zhì)素水解，提高紙的質(zhì)量。木質(zhì)素