1、酶工程的發(fā)展?fàn)顩r及其應(yīng)用前景摘要：酶在現(xiàn)代生物生產(chǎn)中扮演著重要角色，酶作為一種生物催化劑，因其催化作用具有高度專一性、催化條件溫和、無污染等特點，以及酶工程不斷的技術(shù)性突破，使得酶在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、能源開發(fā)及環(huán)境工程等方面的應(yīng)用越來越廣泛。關(guān)鍵詞：酶工程 生物催化劑 酶的固定正文：隨著酶生產(chǎn)的不斷發(fā)展，酶的應(yīng)用越來越廣泛?，F(xiàn)在，酶工程已在醫(yī)藥、食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)、飼料、環(huán)保、能源、科研等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。成為基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程等新技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)中不可取代的工具。一、酶工程的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀（一）國內(nèi)外酶制劑的發(fā)展現(xiàn)狀 BCC最新研究報告顯示，未來4年全球工業(yè)酶制劑市場價值

2、將以9.1的復(fù)合年增長率繼續(xù)增長，由2011年的39億美元增加至2016年的約61億美元。該報告將工業(yè)酶市場細(xì)分成3個部分：生物酶、食品和飲料酶以及其他酶制劑。2011年生物酶的市場價值達(dá)12億美元，預(yù)計還將以8.2的復(fù)合年增長率繼續(xù)增長，2016年達(dá)17億美元。2011年食品和飲料活性酶的市場價值接近13億美元，未來4年還將以10.4的年均復(fù)合增長率增長，預(yù)計2016年達(dá)21億美元。2011年其他酶制劑的市場價值為15億美元，預(yù)計還將以8.7的復(fù)合年增長率增長，到2016年市場價值將達(dá)到22億美元。我國酶制劑工業(yè)面經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，初步具有一定的規(guī)模，取得了很大的進(jìn)步。但是，國外酶制劑公司

3、仍然處于絕對的領(lǐng)先地位，特別是一些比較出色的公司，例如，諾和諾德公司（Novo Nordisk）、丹尼斯克公司（Danisco）等。（二）酶工程的應(yīng)用現(xiàn)狀一、酶工程技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)中的應(yīng)用1、酶的固定化技術(shù)酶的固定化(enzyme immobilization)是指采用有機(jī)或無機(jī)固體材料作為載體(carrierorsupport)，將酶包埋起來或束縛、限制于載體的表面和微孔中，使其仍具有催化活性，并可回收及重復(fù)使用的酶化學(xué)方法與技術(shù)。不使用固體材料作為載體，通過酶分子之間的相互交聯(lián)形成聚集體，也可將酶固定化，稱為無載體酶固定化。由于酶的蛋白質(zhì)屬性，進(jìn)人人體后產(chǎn)生免疫反應(yīng)，因稀釋效

4、應(yīng)，而無法集中于靶器官組織，常不能保持最適合的治療濃度，而固定化酶則很好的克服了游離酶的這些缺點，應(yīng)用于治療鎂缺乏癥、代謝異常癥及制造人工內(nèi)臟方面，如固定化L-天冬酰胺酶用于治療白血病。葡萄糖氧化酶被固定化在納米微帶金電極上可用于活體檢測的微生物傳感器。固定化酶技術(shù)可用于治療一些代謝障礙疾病。已知人類關(guān)于新陳代謝的疾病已過120余種，很多病因歸結(jié)為人體缺乏某種酶的活性，一種可能的治療方法就是通過某種方式給病人提供他所缺乏的酶。其提供的方式主要有：將固定化酶用于體內(nèi)作為治療藥物；將固定化酶組裝成體外生物反應(yīng)器，通過體外循環(huán)作為臨床治療劑。將固定化酶用于臨床診斷的例子很多，如各種酶測試盒層出不窮，

5、采用固定化酶柱反應(yīng)器的FIA(流動注射法)可用于臨床診斷檢測尿酸、葡萄糖、氨、尿素、膽甾醇、谷氨酸、乳酸、無機(jī)磷等。2、酶催化技術(shù)主要介紹非水相介質(zhì)中的酶催化，傳統(tǒng)的酶催化反應(yīng)主要在水相中進(jìn)行，但自1987年Kilibanov等。用脂肪酶粉或固定化酶在幾乎無水的有機(jī)溶劑中成功地催化合成了肽以及手性的醇、脂和酰胺以來，對酶在非水相介質(zhì)的催化反應(yīng)技術(shù)的開發(fā)及研究報道迅速增加，特別在手性藥物的不對稱合成及手性藥物拆分的生物技術(shù)開發(fā)中得到了很多應(yīng)用。目前非水相中的酶催化技術(shù)已衍生出以下幾類體系：水與有機(jī)溶劑的互溶均相體系；水與有機(jī)溶劑形成的兩相或多相體系；單相有機(jī)溶劑體系；反膠束體系；超臨界液體；低溫

6、體系等。不同的介質(zhì)體系都有各自的適用范圍，研究在不同介質(zhì)中的酶催化反應(yīng)動力學(xué)及熱力學(xué)平衡以及酶催化機(jī)制將對某一特定催化反應(yīng)所需介質(zhì)的篩選和使用起到十分重要的指導(dǎo)意義，樊可可和歐陽平凱在兩相體系酶催化反應(yīng)介質(zhì)的選取方面做了很多的實驗及理化研究，已初步歸納出經(jīng)實驗驗證行之有效的兩相體系中酶促肽鍵合成反應(yīng)介質(zhì)的篩選原則。前酶催化技術(shù)主要應(yīng)用于制藥領(lǐng)域，應(yīng)用酶催化技術(shù)可以生產(chǎn)許多成品藥及醫(yī)藥中間體。它是通過以制造初級代謝產(chǎn)物、中間代謝產(chǎn)物、次級代謝產(chǎn)物及催化轉(zhuǎn)化和拆分等形式來進(jìn)行的。這已成為當(dāng)今新藥開發(fā)和改造傳統(tǒng)制藥工藝的重要手段，特別在手性藥物及中間體的生產(chǎn)中更有廣泛的應(yīng)用前景。以下重點介紹幾個制藥

7、領(lǐng)域中酶催化技術(shù)的應(yīng)用：生產(chǎn)醫(yī)藥用的氨基酸（如L-丙氨酸）、有機(jī)酸（檸檬酸、L一蘋果酸、L-酒石酸）、抗生素（如6一氨基青霉烷酸、氨芐青霉素和羥氨青霉素）、肽類藥物（如胰島素、環(huán)孢菌素A）以及廣泛應(yīng)用于多種維生素(VB2、VB12)、甾體藥物(氫化可的松、脫氫潑尼松、睪丸激素等)及核苷酸類藥物(5-核苷酸，3-核苷酸)等的生產(chǎn)。3、酶的化學(xué)修飾酶的化學(xué)修飾是指利用化學(xué)手段將某些化學(xué)物質(zhì)或基團(tuán)結(jié)合到酶分子上，或?qū)⒚阜肿拥哪巢糠謩h除或置換，改變酶的理化性質(zhì)，最終達(dá)到改變酶的催化性質(zhì)的目的。在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中化學(xué)修飾可以提高醫(yī)用酶的穩(wěn)定性，延長它在體內(nèi)的半衰期，抑制免疫球蛋白的產(chǎn)生，降低或消除酶分子的

8、免疫原性，確保其生物活性的發(fā)揮。修飾劑作為一種屏障，將蛋白質(zhì)表面的抗原決定簇掩蓋起來，使得蛋白質(zhì)分子不能與各種細(xì)胞表面受體結(jié)合，不被機(jī)體的免疫系統(tǒng)識別，避免了相應(yīng)抗體的產(chǎn)生，這是化學(xué)修飾降低藥用蛋白免疫原性的基本原理。同時由于修飾劑的屏障效應(yīng)，使蛋白質(zhì)不易受到各種蛋白酶的攻擊，降解速率明顯降低。有利于藥用蛋白活性的發(fā)揮。目前研究表明。PEC、人血清蛋白、聚丙氨酸在消除或降低酶抗原性上效果明顯。另外，PEC修飾超氧化物歧化酶活力保持51，在血液中停滯時間延長，抗炎活性提高。二、酶工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用由于酶制劑主要作為催化劑與添加劑使用，從而帶動了許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。應(yīng)用酶工程對農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行深加工，是

9、人們努力的一個方向。乳制品加工則需要用凝乳酶和乳糖酶。此外，酶工程在飼料加工領(lǐng)域也有重大應(yīng)用。1、酶工程應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品的深加工利用-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖異構(gòu)酶的催化功能，以玉米淀粉等為原料生產(chǎn)高果糖漿等。乳制品加工則需要用凝乳酶和乳糖酶。農(nóng)副產(chǎn)品的加工和綜合利用需要用纖維素酶、果膠酶和木質(zhì)素酶。此外，從木瓜中提取的木瓜蛋白酶，提高活性和固定化以后，可以被用來釀制啤酒和制造果汁。2、酶工程在用農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)生物活性肽方面的應(yīng)用以前，人們認(rèn)為氨基酸是人體吸收蛋白質(zhì)的主要途徑，隨著研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)經(jīng)消化道中的酶水解后，主要以小肽的形式吸收，比完全游離的氨基酸更易吸收利用。這一發(fā)現(xiàn)，啟發(fā)了科研工作者

10、采用酶工程技術(shù)用蛋白質(zhì)生產(chǎn)生物活性肽的新思路。生物活性肽是蛋白質(zhì)中2 0種天然氨基酸以不同排列組合方式構(gòu)成的從二肽到復(fù)雜的線性或環(huán)形結(jié)構(gòu)的不同肽類的總稱，是源于蛋白質(zhì)的多功能化合物?；钚噪木哂卸喾N人體代謝和生理調(diào)節(jié)功能，易消化吸收，有促進(jìn)免疫、激素調(diào)節(jié)、抗菌、抗病毒、降血壓、降血脂等作用，且食用安全性高。生物活性肽主要是通過酶法降解蛋白質(zhì)而制得。目前已從大豆蛋白、玉米蛋白、牛奶蛋白、水產(chǎn)蛋白的酶解物中制得一系列功能各異的生物活性肽。3、酶工程在飼料工業(yè)中的應(yīng)用動物體由于不能分泌分解纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠等植物細(xì)胞壁物質(zhì)的酶系，因此動物自身不能消化利用這些物質(zhì)，只能通過瘤胃和大腸微生物利

11、用上述部分物質(zhì)。植物細(xì)胞壁非淀粉多糖降解酶可降解畜禽消化道內(nèi)的非淀粉多糖，降低腸道內(nèi)容物的粘性，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，減少畜禽下痢，從而促進(jìn)畜禽生長和提高飼料利用率。據(jù)報道，利用纖維素復(fù)合酶作為半干貯添加劑可提高半干貯飼料的營養(yǎng)成分。蛋白質(zhì)含量提高，粗纖維含量下降，半干貯品質(zhì)得到改善，獲得了色、味、嗅、質(zhì)地及完好率均為上乘的優(yōu)質(zhì)半干貯飼料，并可抑制霉菌生長、防止腐敗和延緩二次發(fā)酵，提高了半干貯飼料的完好率和利用率。三、酶工程技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用酶工程技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品添加劑生產(chǎn)，不斷開發(fā)新酶源，研制新產(chǎn)品，固定化酶反應(yīng)器使生產(chǎn)連續(xù)，設(shè)備小型化，生產(chǎn)成本降低，產(chǎn)品易純化，收率提高。酶工程技術(shù)

12、在這個生產(chǎn)領(lǐng)域顯示了很大的使用價值和應(yīng)用潛力。1、食品加工中的應(yīng)用現(xiàn)代酶工程屬于高新技術(shù)，其技術(shù)先進(jìn)，廠房設(shè)備投資少，工藝簡單、能耗低、產(chǎn)品收率高、效率高、經(jīng)濟(jì)效益大。利用微生物發(fā)酵和基因工程技術(shù)可以獲得能在極酸性和極堿性的環(huán)境中工作的酶，用于食品生產(chǎn)可取得許多意想不到的結(jié)果。其在食品加工中可應(yīng)用于乳品加工、蛋白質(zhì)加工和釀酒工業(yè)等。2、乳品加工中的應(yīng)用固定化技術(shù)是用物理或化學(xué)方法限制或定位在某一特定空間范圍內(nèi)，保留酶固有的催化活性和存活力。由于其可被重復(fù)連續(xù)使用，此項技術(shù)已在乳品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，如乳糖水解。因為乳糖中含有葡萄糖和半乳糖，在世界許多人群中，特別是亞洲人群存在對乳糖有不適應(yīng)現(xiàn)象

13、，用固定化的半乳糖苷酶對乳糖進(jìn)行水解，則可消除乳糖不耐癥的現(xiàn)象。5此外還可應(yīng)用于牛乳過敏癥防治、綜合利用乳清制造乳酸、乙酸工藝等。楊君等應(yīng)用海藻酸鈉殼聚糖固定化乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵乳清飲料研究。結(jié)果表明，固定化乳酸菌產(chǎn)酸和耐酸能力強(qiáng)，菌種活力持久并可多次重復(fù)利用。SPR生物傳感器技術(shù)與傳統(tǒng)的相互作用分析技術(shù)相比較,具有高靈敏度、免標(biāo)記、實時檢測、耗樣量極少、非破壞性及高選擇性等優(yōu)點,現(xiàn)已發(fā)展成為一門非常有用的傳感檢測技術(shù)。其可用來檢測食品中營養(yǎng)成分和有豁成分的含量、食品新鮮與成熟度等，食品中毒素的檢測，食品添加劑分析等。乳品工業(yè)中的質(zhì)量控制、濃度分析、污染物檢測等方面成為乳品集團(tuán)和廣大人民高度關(guān)注的

14、問題,也成為生物傳感器飛速擴(kuò)大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。抗生素在養(yǎng)牛業(yè)的廣泛應(yīng)用,不可避免地造成牛乳中抗生素殘留。其中具有-內(nèi)酰胺環(huán)的抗生素如青霉素G、阿莫西林、氨芐西林等在乳牛養(yǎng)殖業(yè)中常用于治療乳牛乳房炎,尤其是青霉素G由于其廉價和廣譜抗菌性而被頻繁地超劑量使用,因此導(dǎo)致了牛乳中高濃度的青霉素G殘留?？股貧埩舨粌H影響乳品加工業(yè),更對人的健康造成影響。因此，科學(xué)家們運(yùn)用SPR技術(shù)對牛乳中的抗生素進(jìn)行了檢測，F(xiàn)erguson等利用SPR傳感器準(zhǔn)確的檢測牛奶中鏈霉素和二雙氫鏈霉素的殘留7;Giuseppe等采用SPR生物傳感器檢測牛奶中殘留抗生素-乳胺,檢出限為2g/L,每次檢樣也僅需10min。3、蛋白

15、質(zhì)加工中的應(yīng)用蛋白酶能將蛋白質(zhì)水解為肽和氨基酸，提高和改善蛋白質(zhì)的溶解性，乳化性，起泡性，粘度、風(fēng)味等。利用蛋白酶制劑可以避免酸水解，堿水解對氨基酸的破壞作用，保證蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值不受影響。在豆乳的生產(chǎn)中，傳統(tǒng)工藝中存在著原材料利用率低、穩(wěn)定性差、復(fù)溶性不好等缺點。利用蛋白酶的作用，豆乳中的蛋白質(zhì)和碳水化合物被降解，這樣就可以提高原材料利用率，增加產(chǎn)品穩(wěn)定性，改進(jìn)產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。伴肌動蛋白(Nebulin)是存在于肌原纖維肌小節(jié)中的一種大分子量蛋白。作為高分子量肌原纖維結(jié)構(gòu)蛋白，伴肌動蛋白在魚體肌肉彈性的形成及品質(zhì)變化過程中的作用具有較高的研究價值。近年，杜雪莉等采用SephacrylS-400

16、凝膠過濾柱層析和電洗脫等純化方法，首次從黃鰭鯛骨骼肌中分離純化到伴肌動蛋白，并制備了特異性多克隆抗體。多克隆抗體經(jīng)Protein A-Sepharose親和層析柱純化得到高純度免疫球蛋白G(IgG)。采用聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)、免疫斑點印跡(Dot-Blot)和免疫印跡(Western-Blot)等方法對純化的伴肌動蛋白及其多克隆抗體進(jìn)行分析鑒定，并研究了不同貯藏條件下伴肌動蛋白的變化情況。SDS-PAGE結(jié)果顯示從黃鰭鯛骨骼肌中分離純化了高純度伴肌動蛋白；Dot-Blot檢測結(jié)果顯示兔抗黃鰭鯛伴肌動蛋白多克隆抗體效價為5104；Western-blot檢測表明兔抗黃鰭

17、鯛伴肌動蛋白多克隆抗體能與肌原纖維蛋白中的伴肌動蛋白發(fā)生特異性反應(yīng)，而與其它蛋白不發(fā)生免疫交叉反應(yīng)。4、釀酒工業(yè)中的應(yīng)用麥芽是生產(chǎn)啤酒的主要原料。麥芽質(zhì)量欠佳或大麥、大米等輔助原料使用量較大時，會造成淀粉酶葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足，使糖化不能充分、蛋白質(zhì)降解不足，從而影響啤酒的風(fēng)味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、葡聚糖酶等制劑，可補(bǔ)充麥芽中酶活力不足的缺陷。濃香型曲酒的產(chǎn)量在五大香型白酒中名列前茅，其主體香味物質(zhì)己酸乙酯含量高低直接影響曲酒的風(fēng)格和質(zhì)量。利用微生物的酯化功能來提高酒的酯含量是近來釀酒行業(yè)研究的熱點。四川省農(nóng)科院水稻高粱研究所生物中心采用系統(tǒng)選育與誘變選育方法選育出了酯化能

18、力強(qiáng)的功能菌213，該菌株性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的己酸乙酯合成能力和糖化能力，有利于促進(jìn)己酸、丁酸及混合酸與乙醇的酯化作用，生成以己酸乙酯為主體的酯類物質(zhì)，并提高濃香型的質(zhì)量四、酶工程技術(shù)環(huán)境治理中的應(yīng)用隨著人類社會的不斷發(fā)展，工業(yè)越來越發(fā)達(dá)，環(huán)境問題隨之而來，并變得日益嚴(yán)峻，目前，工業(yè)三廢對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懺絹碓酱?，環(huán)境問題以不容忽視，而傳統(tǒng)的化學(xué)方法顯現(xiàn)出了弊端與不足，利用酶工程治理環(huán)境得到了人們的青睞。1、含芳香族化合物廢水處理芳香族化合物，包括酚和芳香胺，屬于優(yōu)先控制污染物。石油煉制廠、樹脂和塑料生產(chǎn)廠、染料廠、織布廠等很多工業(yè)企業(yè)的廢水中均含有此類物質(zhì)。大多數(shù)芳香族化合物都有毒，在廢水

19、被排放前必須把它們?nèi)コ?。很多酶已用于廢水處理以取代傳統(tǒng)的處理方法，現(xiàn)在研究和應(yīng)用較多的過氧化酶有辣根過氧化物酶、木質(zhì)素過氧化物酶及其他酶類。辣根過氧化物酶(HRP，EC1.11.1.7)是酶處理廢水領(lǐng)域中應(yīng)用最多的一種酶。有過氧化氫存在時，它能催化氧化多種有毒的芳香族化合物，其中包括酚、苯胺、聯(lián)苯胺及其相關(guān)的異構(gòu)體，反應(yīng)產(chǎn)物是不溶于水的沉淀物,這樣就很容易用沉淀或過濾的方法將它們?nèi)コRP的應(yīng)用都集中在含酚污染物的處理方面，使用HRP處理的污染物包括苯胺、羥基喹啉、致癌芳香族化合物等。而且，HRP可以與一些難以去除的污染物一起沉淀，去除物形成多聚物而使難處理物質(zhì)的去除率增大。這個現(xiàn)象在處理含

20、多種污染物的廢水時有重要的實際應(yīng)用。木質(zhì)素過氧化物酶，也叫木質(zhì)素酶，可以處理很多難降解的芳香族化合物和氧化多種多環(huán)芳烴、酚類物質(zhì)。木質(zhì)素對新型污染物也具有高效降解作用。植物來源的酶，從西紅柿中提取的過氧化物酶用來使酚類化合物聚合。一些植物的根也可用于污染物的去除。聚酚氧化酶可分為兩類，酪氨酸酶和漆酶。它們都需要氧分子的參與，但不需要輔酶。酪氨酸酶（EC1.14.18.1）,也叫酚酶或兒茶酚酶,催化兩個連續(xù)的反應(yīng):( a)單分子酚與氧分子通過氧化還原反應(yīng)形成鄰苯二酚;(b)鄰苯二酚脫氫形成苯醌,苯醌非常不穩(wěn)定,通過酶催化聚合反應(yīng)形成不溶于水的產(chǎn)物,用過濾即可去除。酪氨酸酶已成功地用于從廢

21、水中沉淀和去除0. 01 1. 00 g/ L的酚類。酪氨酸酶用甲殼素固定化后處理含酚廢水, 2 h內(nèi)去除率達(dá)100%。固定化酪氨酸酶可防止被水流沖走及與苯醌反應(yīng)而失活。固定化酪氨酸酶使用10次后仍然有效。因此，固定若氨酸酶于甲殼素上可有效去除有毒酚類物質(zhì)。漆酶由一些真菌產(chǎn)生,通過聚合反應(yīng)去除有毒酚類。而且,由于它的非選擇性,能同時減少多種酚類的含量。漆酶的去毒功能與被處理的特定物質(zhì)、酶的來源及一些環(huán)境有關(guān)。2、造紙廢水處理造紙廢水處和理中的酶有過氧化氫酶、漆酶、分解纖維素的酶等，已用于造紙廢水脫色，它們的固定化形式的處理效果比游離形式好

22、。木質(zhì)素過氧化物酶作用的機(jī)理為：通過將苯環(huán)單元催化氧化成能自動降解的陽離子基團(tuán)而降解木質(zhì)素。漆酶可通過沉淀作用去除漂白廢水中的氯酚和氯化木質(zhì)素。分解纖維素的酶這類酶主要用于造紙漿和脫墨操作中的污染處理。紙漿和造紙操作中的廢水處理產(chǎn)生的污泥纖維素含量高，可用于生產(chǎn)乙醇等能源物質(zhì)。所使用的酶是纖維二糖水合酶、纖維素酶和j3一葡萄糖酶組成的混合酶系。脫墨操作中產(chǎn)生的低含量纖維質(zhì)廢物可轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵的糖類。所使用的酶在高濃度墨存在時不被抑制。3、含氰（腈）廢水處理據(jù)估計，全世界每年使用的氰化物為300萬噸。而氰化物是新陳代謝抑制劑，對人類和其他生物有致命的危害，因此處理氰化物非常重要。氰化物酶氰化物酶能

23、把氰化物轉(zhuǎn)變?yōu)榘焙图姿猁}，因此是一步反應(yīng)歷程。Alcaligenes denitn ficans（一種革蘭氏陰性菌）可產(chǎn)生氰化物酶，該酶有很強(qiáng)的親合力和穩(wěn)定性，且能處理的氰化物質(zhì)量濃度低于002mgL。氰化物酶的動力學(xué)性能服從米一門方程。氰化物酶的活性既不受廢水中常見陽離子如(Fe2、Zn2和Ni)的影響，也不受諸如醋酸、甲酰胺等有機(jī)物的影響。最適宜pH值是7883。適合于氰化物酶的反應(yīng)器有擴(kuò)散型平板膜反應(yīng)器，它的優(yōu)點在于防止酶被大分子沖刷和保護(hù)用來固定酶的基質(zhì)不被破壞。氰化物通過半透膜與膜里面的酶反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物再滲透回溶液。氰化物水合酶氰化物水合酶，能水解氰化物成甲酰胺。這類

24、酶可由很多種真菌獲得，它們被固定后有更好的穩(wěn)定性，更利于含氰廢水的處理。硫氰化物是焦化廢水中的一種主要污染物，形成的硫氰化物可以通過常規(guī)的廢水處理工藝，如活性污泥法，得到處理。微生物降解是去除工業(yè)廢水中高毒性有機(jī)物腈化物的有效方法。含有不同腈化物水解酶的微生物可以代謝大量的有機(jī)腈化物，這些微生物可以利用有機(jī)腈化物為底物進(jìn)行生長和代謝。利用特殊的微生物種群可降解有有機(jī)腈化物廢水中的有毒廢物，如利用腈化物水解酶在溫和條件下處理乳膠廢水，可以有效地去除聚合物乳液引起的丙烯腈污染。4.食品加工廢水處理食品加工工業(yè)是工業(yè)廢水的主要來源之一。食品加工工業(yè)廢水易于分解或轉(zhuǎn)化為飼料或其他有經(jīng)濟(jì)價值產(chǎn)品。酶可應(yīng)

25、用于食品加工廢水處理，以凈化廢水并獲得高附加值產(chǎn)品。蛋白酶、淀粉酶和微生物脂酶都可用于食品加工廢水處理。蛋白酶蛋白酶是一類水解酶，在魚、肉加工工業(yè)廢水處理中得到了廣泛應(yīng)用。蛋白酶能使廢水中的蛋白質(zhì)水解，得到可回收的溶液或有營養(yǎng)價值的飼料。一種從Bacillussubtilis中提取的堿性酶(EC未知)可用于家禽屠宰場的羽毛處理。通過NaOH預(yù)處理、機(jī)械破碎和酶水解，可成為一種高蛋白含量飼料成份。淀粉酶淀粉酶是一類多糖水解酶，多糖轉(zhuǎn)變?yōu)閱翁呛桶l(fā)酵能同時進(jìn)行，淀粉酶用于含淀粉廢水處理，可使大米加工產(chǎn)生的廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為酒精。淀粉酶還可減少活性污泥法處理廢水的時間。淀粉酶和葡萄糖酶可用于光降解和

26、生物降解塑料的生產(chǎn)。葡萄糖經(jīng)乳酸菌發(fā)酵得到乳酸，可用于生產(chǎn)可降解塑料。塑料的降解速率可通過乳酸與其他原料的比例來控制，一般是95%的乳酸和5%于環(huán)境無害的其他原料。5、微生物脂酶的應(yīng)用微生物脂酶(甘油脂水解酶)能催化一系列反應(yīng)，包括水解、醇解、酸解、酯化和氨解等。大量的微生物可以用來生產(chǎn)脂酶，其中以假絲酵母、假單胞菌和根霉為其重要的酶源。脂酶應(yīng)用于被污染環(huán)境的生物修復(fù)以及廢物處理是一個新興的領(lǐng)域。石油開采和煉制過程中產(chǎn)生的油泄漏，脂加工過程中產(chǎn)生的含脂廢物，都可以用不同來源的脂酶進(jìn)行有效處理。脂酶被廣泛地用于廢水處理。Dauberhe和Boehnke研究出一種技術(shù)，利用酶的混合物，包括脂酶，將

27、脫水污泥轉(zhuǎn)化為沼氣。一項日本專利報道了直接在廢水中培養(yǎng)親脂微生物來處理廢水。脂酶在生物修復(fù)受污染環(huán)境中獲得了廣泛的應(yīng)用。利用米曲霉(Aspergillusoryzae)產(chǎn)生的脂酶從廢毛發(fā)生產(chǎn)胱氨酸顯示了它的應(yīng)用前景。利用酵母菌從工業(yè)廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，顯示了脂酶在廢物治理中應(yīng)用的另一誘人前景。目前酶的價格仍較高，故它不適于處理高濃度污染物，而適于處理低濃度、高毒性污染物。酶處理有著廣闊的應(yīng)用前景。酶反應(yīng)副產(chǎn)物的特征和穩(wěn)定化、反應(yīng)殘余物的處理、處理費(fèi)用問題必須深入研究。6、酶在土壤修復(fù)中的應(yīng)用生物修復(fù)，主要利用微生物、植物以及微生物-植物的聯(lián)合作用，因為它們的酶系統(tǒng)催化功能十分強(qiáng)大，可以改變有機(jī)

28、污染物的結(jié)構(gòu)和毒性，或使它們完全礦化，形成無害的無機(jī)終端產(chǎn)物。污染物必須與微生物的酶系統(tǒng)接觸才能發(fā)生降解。胞外酶包括大量的氧化還原酶和水解酶。這些酶將大分子化合物轉(zhuǎn)化為細(xì)胞能夠容易吸收的小分子物質(zhì)，隨后，這些小分子物質(zhì)被徹底礦化。在受污染場所（特別是土壤環(huán)境中），當(dāng)污染物發(fā)生轉(zhuǎn)化時，需要胞外酶啟動這一過程。因此，胞外酶用于土壤修復(fù)中是有可能的，不過存在著局限性，需對其進(jìn)行修飾和改造?；蚬こ虨楦淖兗?xì)胞內(nèi)的關(guān)鍵酶或酶系統(tǒng)提供了可能,從而可以利用基因工程對酶進(jìn)行改造。植物根區(qū)胞外酶通常與植物細(xì)胞壁相關(guān)，可以將污染物轉(zhuǎn)化為更容易被植物根部或根際微生物吸收的中間產(chǎn)物。白腐真菌產(chǎn)生的木質(zhì)素降解酶與過氧化

29、氫產(chǎn)生系統(tǒng)及纖維素和半纖維素分解酶一起，可以協(xié)同降解木材。難降解的有毒污染物可以被各種白腐真菌有效地礦化。在有些情況下，除了LDSs,其他酶的參與對于污染物的礦化過程也非常關(guān)鍵。水解酶是污染物生物轉(zhuǎn)化過程中涉及的另一種微生物酶。其底物選擇性差，因此在一些污染物，包括不溶性污染物的生物修復(fù)中起著關(guān)鍵作用。研究表明，C.keratinophilum Z真菌產(chǎn)生的胞外蛋白酶可以水解角蛋白廢物；來自Penicillum funicolosum和Tricoderma resei的纖維素酶，可以處理不同來源的廢紙品。無細(xì)胞酶可以用于降解多種不同的污染物，各種農(nóng)藥、難降解有機(jī)污染物及

30、其他有毒污染物，都可用無細(xì)胞酶進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化。無細(xì)胞酶還是能夠降解腈化物的所謂腈化物降解酶。漆酶因可氧化許多種有機(jī)污染物，在土壤污染修復(fù)方面的應(yīng)用潛力受到廣泛重視。篩選具有較高漆酶活性的土壤真菌，可以為污染土壤修復(fù)提供生物資源。在適當(dāng)培養(yǎng)條件下,真菌F-5培養(yǎng)液酶活性可達(dá)4033U/L,表現(xiàn)出該菌具有較強(qiáng)的產(chǎn)漆酶能力。在多環(huán)芳烴(PAHs)污染土壤的生物修復(fù)中,真菌F-5可使土壤中苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽等高環(huán)、高毒性多環(huán)芳烴降解,并使土壤多環(huán)芳烴毒性當(dāng)量大幅降低。因此,真菌F-5適合修復(fù)PAHs污染土壤。二、發(fā)展前景酶制劑產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的起步和迅速成長之后，現(xiàn)已形成一個富有活力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，保持持續(xù)高速度發(fā)展。近些年國際酶制劑產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生了根本性的變化，以基因工程和蛋白質(zhì)工程為代表的分子生物學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，以及對各個應(yīng)用行業(yè)的引入和實踐，把酶制劑產(chǎn)業(yè)帶入了一個全新的發(fā)展時期。僅就國內(nèi)而言，目前我國正處在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的歷史時期，伴隨著經(jīng)濟(jì)的增長和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對酶制劑的市場需求產(chǎn)生有力的拉動作用。我國目前酶制劑的市場份額僅占世界市場的5，