化学化工学工业催化结课论文生物催化技术姓名：指导教师：院系：化学化工学院专业： 10化工提交日期： 2013-1-18目录摘要 (3)英文摘要 (4)前言 (5)1．生物催化原理 (5)1.1生物催化原理 (5)2．生物催化反应的特征 (6)3．常见的生物催化剂——酶 (6)3.1酶的分类 (6)3. 2 酶的功能和应用 (6)3.2.1 酶的功能简介 (6)3.2.2 一些酶的应用 (8)4．生物催化剂快速定向改造新技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84.1定向进化技术的优势 (8)4.2定向进化目前主要研究方向 (9)5．生物催化技术的趋势与前景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95.1生物催化技术的趋势与前景 (9)5.1.1国外的发展形势 (9)5.1.2我国生物催化产业的现状 (10)5.2前景小结 (10)结束语 (10)参考文献 (11)致谢 (12)生物催化技术郭蒙蒙指导老师：吴斌（黄山学院化学化工学院，黄山，安徽）摘要近几年,全球催化剂市场将以 4.6％的速率增长,环境用催化剂将占有最大的市场份额,约27％,以下依次为聚合用催化剂(22％)、炼油用催化剂(21％)、石油化工用催化剂(20％)、精细化工用催化剂(10％),其中,精细化工用催化剂和环境用催化剂增长速率最快,均接近8％.由于生物催化剂能够减少环境污染，反应速度较快等众多特点，生物催化剂俨然已经成为化工催化的宠儿。

生物催化技术在化工生产中应用十分的广泛，它的出现一定程度上提高了生产效率，也降低了生产的成本。

同时生物催化也涉及了三个学科的不同部分：化学中的生物化学和有机化学；微生物学、酶学；化工工程雪中的催化、传递过程和反应工程学。

人类在很早的时候就知道利用酶，利用酶或微生物细胞作为生物催化剂进行生物催化已有几千年的历史，如麦芽制曲酿酒工艺等。

近代认识酶是与发酵和消化现象联系在一起的。

后来创造了“酶”这一术语以表达催化活性。

本文主要说明生物催化剂催化的原理类别，生物催化反应的特征及生物催化的发展和趋势等关键词生物催化技术酶生物催化技术前景In recent years, the market of global catalyst will grow at the rate of 4.6%, environmental catalysts will occupy the largest market share, about 27%, followed by polymerization catalysts (22% ), ( 21% ) refining catalyst, catalyst used in petroleum chemical industry (20% ), catalytic agent for fine chemical industry (10% ), wherein, fine chemical catalyst and the environment with the fastest growth rate of catalyst, were close to the 8%. as biological catalyst can reduce the pollution of the environment, many characteristics of fast reaction speed, biological catalyst has become the darling of chemical catalysis. Biocatalysis technology in chemical production in the application is very extensive, it appears to some extent to improve the production efficiency, but also reduces the production cost. At the same time, biocatalysis also relates to different parts of the three disciplines: biochemistry and organic chemistry in chemistry, enzymology; microbiology; catalysis, chemical engineering in the transfer process and reaction engineering. Human at a very early age will know that the use of enzyme, the enzyme or microorganism cells as biocatalysts for biocatalysis has a history of thousands of years, such as malt starter-making brewing process. The modern understanding of enzyme is associated with the fermentation and digestion phenomenon together. Later created the term " enzyme " in order to express the catalytic activity. This paper mainly explains the theory category of biological catalyst, characteristics and biocatalysis biocatalytic reactions of the development and trend前言:本篇论文是为了让我们更清楚的理解化工的生物催化技术，让我们更清楚的了解酶及其他生物催化剂，以及生物催化在如今和未来的发展趋势。

生物催化技术的应用给传统的化工生产带来了深刻的变化，随着这一技术的崛起，世界各国相继参与生物催化技术的研究，运用它进行化工生产。

化工催化技术也对环保做出了很大的贡献，在未来相信它会更利于世界的发展。

1、生物催化剂的原理1.1生物催化剂的原理广义是指由生物产生用于自身新陈代谢，维持其生物的各种活动。

生物催化剂是指生物反应过程中起催化作用的游离或固定化的酶或活细胞的总称。

它包括从生物体，主要是微生物细胞中提取出的游离酶或经固定化技术加工后的生物酶，也包括统称为的游离的、以整体微生物为主的活细胞及固定化活细胞。

酶催化剂用于催化某一类反应或某一类反应物（在酶反应中常称为底物或基质），其过程为从酶的作用和功能的发现过程中了解到，人们最早使用的是游离的细胞活体，即使用这些细胞中的酶作为生物催化剂；在此基础上考虑将该酶蛋白质从细胞中提取出来，以较纯催化形态进行反映的催化，也可以采用固定化技术将酶或细胞固定在惰性固体表面后再使用。

死的细胞或干细胞制剂也具有催化作用，但其细胞已无新陈代谢能力，往往不能进行辅酶或辅基（酶的组成部分）的再生，只能进行简单的酶反应，属于一种不纯的酶催化剂。

生物催化剂的类别与方式【1】项目含酶整细胞分离纯化酶项目含酶整细胞分离纯化酶首先，作用条件温和，基本上在常温、中性、水等环境中完成；其次，独特、高效的底物选择性。

因为催化过程中的酶具有专一性的特点，即一种酶只能催化一种特定的底物发生反应，但是一种底物则可能被多种酶催化；酶催化效率是非酶催化的10 倍。

例如，1g结晶α-淀粉酶在60℃、15min可使2t淀粉转化为糊精。

而且它的用量也少，化工催化剂为0.1％~1％，而酶用量为0.0001%-0.001%（摩尔比）【2】最后，对于手性活性药物成分的合成具有独特的优点。

3、常见的生物催化剂——酶生物催化剂能催化特定化学反应的蛋白质、RNA或它的复合体，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。

绝大多数酶的化学本质是蛋白质。

具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。

迄今为止，人们已发现和鉴定出2000多种酶，其中约200多种已得到了结晶体。

3.1酶的分类根据组成可将酶分为俩类，一种是单纯酶，一种是结合酶。

前者如水解酶类，包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、脲酶等；这些酶的结构由简单蛋白质构成，故称为单纯酶。

另一些酶，其结构中含有蛋白质外，还有非蛋白质部分，如大多数的氧化还原酶类，这些酶由结合蛋白质构成，故称结合酶。

其中，蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白质部分称为辅因子，又称辅酶。

酶蛋白与辅酶结合在一起才显示催化活性，分开后均无催化活性。

3.2酶的功能和应用3.2.1酶的功能简介酶的功能主要是由酶的活性中心和辅酶因子构成的。

活性中心是指酶蛋白分子中与催化有关的一个特定区域，一般位于酶分子的表面，具有特定的空间结构，其中包括地物结合部位和催化部位。

酶活性中心的一些化学基团是发挥催化作用所必需的基团，称为必须基团；辅酶因子往往是酶维持其空间结构和活性中心的必须基团，有直接参与酶活性中心的催化反应。

辅酶因子与酶蛋白的结合比较疏松，在酶反应中主要其传递氢、电子或转移化学基团的作用。

各种酶催化的作用机制不尽相同，首先必须与地物接近，基于二者的形状互补，再通过相互作用，以共价键或多种非共价键形成酶与地物的复合体。

酶和地物间的严格互补关系被誉为锁与钥匙的关系。

3.2.2一些酶的应用目前，随着现代生物工程技术的快速发展，尤其是基因工程、蛋白质工程在酶制剂方面的深入应用，进一步扩宽了酶制剂应用的广度和深度。

使得酶制剂广泛应用于食品、洗涤剂、饲料、纺织、造纸、制药。

、制革、发酵、石油化工、环境保护等与国民经济息息相关的各个行业。

而且伴随着生物技术的发展酶制剂在行业中发挥着巨大的动作用。

利用生物催化剂生产的产品举例如下利用生物催化剂生产的产品举例酶在有机溶剂中的不同使用方式【3】(a) 水与水溶性溶剂的均相混合物(b) 水-有机溶剂两相系统(c) 悬浮于溶剂中的酶粉(d) 悬浮于溶剂中的载体固定化酶(e) 酶增溶于由水、有机溶剂和表面活性剂组成的微乳状液(f) 可溶于有机溶剂的共价修饰酶生物催化在能源和环保中解决当代资源、能源、环保等许多方面也发挥着重要的作用。

例如，有机废料经发酵转化，既可以消除环境污染，又可以获得气体燃料作为工业或民用能源。

利用固化光化组合菌和兰细菌等生化反应装置，将废液中的有机物转化为氢，提供清洁能源。