《酶的應(yīng)用自》PPT課件.ppt

1、第九章酶的應(yīng)用隨著酶的工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，酶已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)和科學(xué)研究領(lǐng)域。酶的應(yīng)用包括各種玻璃酶、固定化酶、修飾酶等在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。內(nèi)容很寬泛。第一，酶在醫(yī)藥方面應(yīng)用，酶在醫(yī)藥方面應(yīng)用，可以總結(jié)如下。是用酶診斷疾病。用酶治療各種疾病。用酶做各種藥。酶特異性強(qiáng)，效率高，因此在醫(yī)藥方面使用的酶具有種類多、用量少、純度高的特點(diǎn)。(a)酶在疾病診斷中的應(yīng)用，隨著體液中酶活力的變化，在診斷疾病酸性磷酸酶前列腺癌患者和肝炎、甲狀旁腺功能亢進(jìn)、紅細(xì)胞病變等疾病時，血清中酸性磷酸酶的活力提高。堿性磷酸酶病、骨骼軟化癥、骨瘤、骨骼廣泛性轉(zhuǎn)移癌、甲狀旁腺功能亢進(jìn)、黃原性肝病等患者血清中堿性

2、磷酸酶活力提高。軟骨發(fā)育不全等疾病會降低牙齒酶的活力。色氨酸血清中GPT和GOT的活力測定廣泛應(yīng)用于肝病和心肌梗塞等疾病的診斷。-測定葡萄糖醛縮酶、胃蛋白酶、乳酸脫氫酶、醛縮酶、磷酸葡萄糖變位酶等活力，有助于診斷特定癌癥。(b)酶在疾病治療中的應(yīng)用，酶可以用藥物治療多種疾病，療效明顯，具有副作用小特點(diǎn)。蛋白酶可用于治療多種茄子疾病，是臨床上最古老、應(yīng)用最廣泛的藥用酶之一?？梢杂孟饎┲委熛涣己褪秤徽瘛？梢杂孟姿幹委煾鞣N炎癥?？梢酝ㄟ^靜脈注射接受高血壓治療。溶菌酶也是廣泛使用的藥用酶。具有抗菌消炎鎮(zhèn)痛等作用?？捎糜诩?xì)菌的細(xì)胞壁可溶解病原體、腐敗性細(xì)菌等，使其死亡，療效明顯，副作用效果小。

3、與抗生素一起使用，可以大大提高抗生素的功效。草坪保護(hù)身體免受超氧負(fù)離子的傷害。具有抗輻射能力，對紅斑狼瘡、皮炎、結(jié)腸炎、氧中毒等疾病有明顯的療效。L-天冬酰胺酶是用于治療癌癥的酶。特別是對治療白血病有相當(dāng)?shù)寞熜А?3)酶在藥物制造中的應(yīng)用，青霉素?；甘窃诎牒铣煽股厣a(chǎn)中起重要作用的酶。它催化青霉素或頭孢菌素水解生成6-APA和7-ACA，還催化乙酰化反應(yīng)合成新青霉素和頭孢菌素。不同來源的牙齒酶對溫度和pH的要求不同。同一來源的牙齒酶在催化水解反應(yīng)和催化合成反應(yīng)所需的條件各不相同。特別是pH條件大不相同，操作時要好好調(diào)節(jié)。催化合成反應(yīng)時，不僅要控制pH，溫度，酶濃度，還要注意反應(yīng)液中6-AP

4、A和側(cè)鏈羧酸衍生物的比例。在反應(yīng)液中適當(dāng)?shù)丶尤氡砻婊钚詣惗〈嫉扔兄谔岣咿D(zhuǎn)化率。-酪氨酸酶催化L-酪氨酸或o-苯基二酚生成多巴。固定化酶制成。多巴胺是治療帕金森綜合癥的重要藥物。牙齒酶作用pH值為3.56.0，溫度為3055，為了控制氧化過程，必須添加維生素C或硫酸銨等抗氧化劑。核苷磷酸化酶催化亞糖尿病產(chǎn)生亞糖腺苷。亞糖尿病是尿液經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化而變形的。阿糖腺苷具有明顯的抗癌和抗病毒作用。無色菌蛋白酶能特異性地促進(jìn)胰島素B鏈羧基末端的氨基酸置換反應(yīng)，從豬胰島素轉(zhuǎn)換為胰島素，提高治療效果。第二，酶在食品輕工業(yè)方面的應(yīng)用，國內(nèi)外使用最廣泛的酶在食品和輕工業(yè)部門。輕工業(yè)、食品產(chǎn)業(yè)與人日常生活有密切

5、的關(guān)系。酶的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了新產(chǎn)品、新技術(shù)和新技術(shù)的發(fā)展。還可以提高產(chǎn)品產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少原材料消耗，改善勞動條件，減少勞動強(qiáng)度。顯示出良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。，(a)酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用，糖產(chǎn)業(yè)酶生產(chǎn)葡萄糖科舉國內(nèi)外葡萄糖生產(chǎn)一般使用算法水解，現(xiàn)在大部分使用酶法。原料：淀粉。酶：-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。都要達(dá)到一定的純度，尤其是糖化酶不含葡萄糖轉(zhuǎn)移酶。通常使用玻璃酶放置方式，也可以使用固定化糖化酶持續(xù)生產(chǎn)。工藝過程：果糖糖漿的生產(chǎn)果糖糖漿是葡萄糖異構(gòu)酶催化葡萄糖異構(gòu)化生成部分果糖獲得的混合糖漿。甜味高可以減少使用量，攝取果糖后血糖高不容易，具有保健功能。原料：葡萄糖，通常淀粉水解用酶法制成

6、。但是要用斷層掃描等方法精制后使用。酶：葡萄糖異構(gòu)酶。最佳pH可能因來源而異。溫度超過70才能渡邊杏。高果糖漿：一般果糖糖漿含有大約42%的果糖，其中葡萄糖從果糖分離后，分離的葡萄糖再次異構(gòu)化，重復(fù)，可以得到果糖含量高70%、90%以上的糖漿，稱為高果糖漿。生產(chǎn)麥芽糖的麥芽糖是我國傳統(tǒng)淀粉糖產(chǎn)品。以大米或糯米為原料加入大麥芽，融化麥芽-淀粉酶-淀粉酶、淀粉糖制成的麥芽糖漿。其中含有30%麥芽糖，60%-70%糊精。麥芽糖也可以用酶法生產(chǎn)。原料也是大米或糯米，使用的酶是-淀粉酶-淀粉酶，牙齒方法生產(chǎn)的麥芽糖含量達(dá)60-70%。蛋白質(zhì)產(chǎn)品加工乳制品加工：奶油蛋白酶用于奶酪制造。用乳糖酶生產(chǎn)低乳糖牛

7、奶。蛋白酶用于生產(chǎn)牛奶蛋白水解等。雞蛋產(chǎn)品加工：葡萄糖氧化酶用于去除雞蛋產(chǎn)品中存在的少量葡萄糖，防止褐色變化，提高產(chǎn)品質(zhì)量。魚產(chǎn)品加工：利用蛋白酶生產(chǎn)可溶性魚蛋白粉。用三甲胺氧化酶去除腥味等。肉類加工：蛋白酶用于制造肉類水解蛋白；用木瓜蛋白酶做蓮肉粉。蛋白酶用于明膠生產(chǎn)。溶菌酶用于肉類產(chǎn)品的保鮮防腐等。果蔬加工果膠酶用于凈化果汁和葡萄酒。柚子酶和橙皮酶可以分別用于柑橘類果汁或罐頭產(chǎn)品，消除苦味，防止白色渾濁。葡萄糖氧化酶從果汁、飲料、罐頭食品、水果和蔬菜干燥產(chǎn)品中去除氧氣，防止產(chǎn)品氧化變質(zhì)，防止微生物生長，延長食品保存時間。溶菌酶可以防止細(xì)菌污染，起到保鮮作用等。改進(jìn)了食品質(zhì)量和風(fēng)味酶的發(fā)現(xiàn)及

8、應(yīng)用，對食品風(fēng)味的鄭在玹、強(qiáng)化和變化具有廣泛的應(yīng)用前景。例：用洋蔥風(fēng)味酶處理甘藍(lán)等蔬菜。用奶油風(fēng)味酶對含有奶油的巧克力、冰激凌、人造黃油等食品起作用。風(fēng)味酶用于恢復(fù)或加強(qiáng)原來的天然風(fēng)味。在面包制造中，在面團(tuán)中添加適量的淀粉酶和蛋白酶，可以縮短面團(tuán)發(fā)酵時間，提高面包的質(zhì)量。(b)酶在輕工業(yè)中的應(yīng)用，原料處理發(fā)酵原料的處理淀粉原料處理，一般使用-淀粉酶和糖化酶；含纖維素的原料可用于纖維素酶處理。含有戊糖的植物原料可以用各種戊糖酶處理。紡織原料的處理上漿：-可用作淀粉酶、淀粉處理、上漿的膠水；設(shè)計(jì)：漿料水解-使用淀粉酶；喂草的時候用動物膠做膠水，可以用蛋白酶解草。造紙?jiān)系募垵{酶法制漿：木質(zhì)素酶水解

9、去除木質(zhì)素，提高紙張質(zhì)量，環(huán)保。生絲的脫膠處理胰蛋白酶、木瓜蛋白酶或微生物蛋白酶可以在溫和的條件下進(jìn)行絲氨酸水解催化劑。去除羊毛污垢的羊毛在染色前必須去除污垢，可以利用蛋白酶提高羊毛的著色率，保持羊毛的特征，提高羊毛產(chǎn)品的質(zhì)量。，輕工產(chǎn)品制造酶法生產(chǎn)L-氨基酸L-氨基酰氨基酸光解酶，工業(yè)上已使用固定化酶連續(xù)生產(chǎn)L-苯丙氨酸、L-色氨酸等。工業(yè)上已將固定菌體形式的天門冬氨酸和天門園-脫皮酶分別用于L-天門園和L-丙氨酸的連續(xù)生產(chǎn)。己內(nèi)酰胺水解酶在L-賴氨酸生產(chǎn)中的應(yīng)用。噻唑烷羧酸水解酶用于L-半胱氨酸合成。酶法生產(chǎn)核苷酸5-磷酸二酯水解RNA，各種5-核苷酸，腺苷山迪亞名井南第水解AMP生產(chǎn)IM

10、P；核苷磷酸化酶催化5-IMP生成，鳥苷生成催化5-鳥苷酸，引發(fā)AMP，ATP等。酶法在有機(jī)酸工業(yè)中使用固定化延胡索酸酶連續(xù)生產(chǎn)L-蘋果酸。環(huán)氧琥珀酸水解酶用于L-酒石酸生產(chǎn)。酶法醬油或大醬生產(chǎn)中利用蛋白酶進(jìn)行大豆蛋白水解催化劑，可以縮短生產(chǎn)周期，提高蛋白質(zhì)利用率。在醬油釀造中，添加纖維素酶可以提高原料利用率。酶真皮蛋白酶可用于原料皮膚脫毛。酸性蛋白酶和少量脂肪酶可用于真皮軟化。提高產(chǎn)品的使用效果，添加酶洗滌劑，目前洗滌劑中最廣泛使用的是堿性蛋白酶。酶也可以添加到肥皂中，制成酶肥皂等。淀粉酶、脂肪酶、果膠酶、纖維素酶等也可以添加到固體和液體洗滌劑中。添加酶牙膏、淀粉酶露、咳嗽針后，可添加到潔牙

11、用品中的酶有蛋白酶、脂肪酶、右腺糖酶等。利用酶的催化作用，可以提高牙合效果，減少牙垢，防止齲齒的發(fā)生。如果不在飼料中添加酶飼料淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶等，可以提高飼料的消化性。在皮膚管理及化妝品中添加酶護(hù)膚用品SOD、堿性磷酸酶、尿酸酶、彈性蛋白等，可以提高皮膚管理效果。第三，酶在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用，人類賴以生存的環(huán)境質(zhì)量是當(dāng)前世界關(guān)注的重大問題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類自然資源開發(fā)利用能力和范圍不斷擴(kuò)大。與此同時，人類的生產(chǎn)、生活對環(huán)境的影響也逐漸擴(kuò)大，環(huán)境受到生產(chǎn)、生活垃圾的污染。因此，環(huán)境保護(hù)問題越來越受到重視。第一，水凈化水與人類的生活密切相關(guān)，離開水的營養(yǎng)，人類將不再

12、存在，所以全世界的水污染問題是當(dāng)前人類最關(guān)心的環(huán)境主題。水源污染往往是由毒性強(qiáng)、耐生物降解的化學(xué)結(jié)晶引起的，牙齒化合物濃縮在體內(nèi)組織中，容易引發(fā)疾病。為了保護(hù)水資源和人類健康，清除這些有毒化合物以消除污染至關(guān)重要。實(shí)踐證明，用酶處理這些污染物是有效的。早在20世紀(jì)70年代和80年代，固定化酶已被用于水和空氣的凈化。法國工業(yè)研究所積極開展利用固定化酶處理工業(yè)廢水的研究，將可處理廢水的酶制成固定化酶，其形式包括酶布、酶片、酶粒、酶柱等。處理靜止廢水時，可以直接使用酶布或酶。處理流動廢水時，根據(jù)廢水中污物的種類和數(shù)量，可以確定玻璃酶柱或塑料酶柱的高度和內(nèi)徑。根據(jù)處理中的物質(zhì)使用不同的固定化酶。也可以

13、用多酶柱包裝，以彌補(bǔ)單酶的局限性。例如，將氰化物分解的固定化酶和去除苯酚的固定化酶同時放在一根柱上，可以同時去除氰化物和苯酚。如果某種酶不能并存，請分別安裝柱子。在造紙和制漿工業(yè)的污染處理中應(yīng)用酶法也是有效的。造紙廠廢水中含有大量混合淀粉和白土的膠體物質(zhì)，可以用固定化淀粉酶連續(xù)水解這種廢水中的膠體懸浮淀粉，使原懸浮纖維容易沉淀分離?？梢杂弥圃斓墓潭ɑ矸勖?、布局法或柱法連續(xù)處理造紙廠廢水。用批處理法處理時，同時添加100mgL明礬可以去除廢水中懸浮物的80。用柱法處理時，將固定化的淀粉酶放置在有機(jī)玻璃反應(yīng)器中，使廢水向下流過反應(yīng)器，可以去除廢水中78的懸浮物。在紙張漂白過程中，添加氯和氯化物引

14、起環(huán)境污染。在芬蘭技術(shù)研究中，J中心和芬蘭牧場和紙張研究中心聯(lián)合用酶法處理紙漿，減少了排水管道中含氯有機(jī)化合物的數(shù)量。加拿大使用木霉longibranchiatum的xylanase漂白紙張，檢查芬蘭造紙廠每天排放的1,000t廢水，結(jié)果顯示，紙漿經(jīng)酶處理后，氯用量減少到25，廢水中氯有機(jī)化合物含量減少到40。德國Mobite GmbH和美國Agrecol可以利用固定化酶去除地下水中的硝酸鹽。將酶固定在聚合物基質(zhì)中，將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，在生物反應(yīng)器中亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為無害的氮。反應(yīng)原理如下：固定化酶給電流，待定的水從活性基質(zhì)中通過，酶反應(yīng)所需的電子從電流中供給。應(yīng)用還原酶基質(zhì)將硝酸鹽完全轉(zhuǎn)化為

15、氮。所以消除有害的亞硝酸鹽。歐洲和美國國家非常重視硝酸鹽引起的污染問題，飲料的硝酸鹽濃度不超過每升40毫克。因此，用酶處理地下水是很有意義的。利用固定化熱帶假絲酵母的復(fù)合酶系可以分解苯酚，可用于處理含酚廢水。美國采用化學(xué)方法將活力的苯酚氧化酶與玻璃珠子相結(jié)合，用于處理冶金工業(yè)中的苯酚廢水。利用固定化丁酸紡錘菌的酶系分解乙醇，生成氫氣，已用于處理乙醇工廠的生產(chǎn)廢水，氫氣又是重要的能源物質(zhì)，因此廢棄物起到了變寶的作用。溶菌酶是催化分解某些細(xì)菌細(xì)胞壁的酶，牙齒特性也可以應(yīng)用于污水處理，利用日本學(xué)者固定化溶菌酶技術(shù)成功處理了廢水中難以生物降解的黑腐酸和黑腐酸結(jié)構(gòu)類似的有機(jī)物。大量使用農(nóng)藥需要開發(fā)有效處

16、理農(nóng)藥污染的技術(shù)。德國可以用共價鍵法分解硫磷等9茄子農(nóng)藥的酶固定在多孔玻璃珠上，從而提高固定化酶的活力350倍。制取酶柱后，用于處理含硫磷的廢水，去除率可達(dá)90以上。那根酶柱可以繼續(xù)工作70d，其酶的活力沒有明顯的損失。牙齒多酶系統(tǒng)不需要輔助因子或特殊鹽類，使用相當(dāng)經(jīng)濟(jì)。在此基礎(chǔ)上，可以將分解其他農(nóng)藥的酶同時固定在同一載體上，處理多種農(nóng)藥廢水。最近日本國家資源及環(huán)境學(xué)院成功地應(yīng)用了酪氨酸酶、過氧化物酶、酶，處理了廢水中的有毒化合物。潛在危險的化學(xué)晶體經(jīng)過酶氧化，轉(zhuǎn)化為容易隨凝結(jié)劑沉淀的物質(zhì)后，牙齒沉淀物可以被厭氧菌分解，達(dá)到解毒的目的。目前，牙齒學(xué)院正在研究如何通過基因工程手段大量生產(chǎn)強(qiáng)力污水

17、處理用酶制劑。第二，石油和工業(yè)廢油每年從人潮中排出200萬噸石油也是不可忽視的環(huán)境問題，如果不及時處理，不僅會導(dǎo)致魚類大量死亡，而且石油中的有害物質(zhì)也可以通過食物鏈進(jìn)入我們的人體。人們通常用假包菌、分枝桿菌、節(jié)孢子菌分解引起污染的石油。但是牙齒微生物在低溫海水中繁殖時受到營養(yǎng)物質(zhì)的限制，因此細(xì)菌的繁殖率很低。人們用含有酶及其他成分的復(fù)合劑處理海洋中的石油，將石油分解成適合微生物的營養(yǎng)成分，為浮在油表面的細(xì)菌提供優(yōu)秀的養(yǎng)分，使分解石油的細(xì)菌迅速繁殖，達(dá)到快速分解石油的目的。同樣，產(chǎn)業(yè)廢油處理也需要酶的參與。如果氮化合物牙齒存在的話，對微生物的廢油脂的破壞是很快的，加入粗蛋白和蛋白質(zhì)分解酶，可以加速對微生物的廢油脂的生物分解。因?yàn)檠例X系統(tǒng)為微生物提供氮源和濃縮培養(yǎng)液，有助于微生物的生長和繁殖。蛋白酶的選擇還需要根據(jù)整個系統(tǒng)的pH克服對重金屬酶的抑制。適用于污染環(huán)境的脂酶生物技術(shù)和廢物處理等是新領(lǐng)域。石油開采和精煉過程中產(chǎn)生的溢油、脂肪加工過程中產(chǎn)生的含脂廢物、餐飲業(yè)中產(chǎn)生的廢棄物都可以通過徐璐其他來源的脂酶處理有效地處理。例如，在脂酶廢水處理中被廣泛應(yīng)用，多貝和博因克開發(fā)了利用酶混合物(包括脂酶)將脫水污泥轉(zhuǎn)化為沼氣的技術(shù)。脂酶的另一個重要應(yīng)用是分解聚酯，生產(chǎn)有用的物質(zhì)，