酶工程与食品产业
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蛋白质工程的崛起
1、基因工程的不足 (1)基因工程的实质：将一种生物的 基因 转移到另一
种生物体内，使后者产生本不能产生的 蛋白质 ， 进而表现出新的 性状 。 (2)基因工程的不足：在原则上只能生产自然界已存在 的 蛋白质 。 2、天然蛋白质的不足 天然蛋白质是生物在长期 进化 过程中形成的，它 们的 结构和功能 符合特定物种 生存 的需要，却不 一定完全符合人类生产和生活的需要。
啤酒澄清：固定化木瓜蛋白酶 食品保鲜：葡萄糖氧化酶(催化葡萄糖生成葡
萄糖酸内酯)
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国内外酶制剂工业概况
近年来，随着酶工程研究的发展，酶 产业的发展也非常迅速，成为21世纪大有 发展前途的新兴产业之一。据报道，全球 已发现的酶有3000多种，目前工业上生产 的酶有60多种，真正达到工业规模的只有 20多种，剂型和品种有600多个。
其它
1％
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我国酶制剂生产的特点
部分酶制剂品种和质量接近国际先进水平 生产企业逐步向规模化和现代化发展 产品价格具竞争力 行业管理确保企业健康发展 酶制剂的应用促进了食品工业的发展
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我国酶制剂产业存在的问题
技术研究与开发滞后 行业和企业规模小而分散，市场调控能力弱 应用结构、产品结构不合理，技术含量低 应用的深度和广度不够 产品品级低
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思考：绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与 蛋白质工程有什么区别？
通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂，而没 有经过由酶的功能来设计酶的分子结构，然后由 酶的分子结构来确定相应基因的碱基序列等步骤。 因此，酶工程的重点在于对已存酶的合理充分利 用，而蛋白质工程的重点则在于对已存在的蛋白 质分子的改造。当然，随着蛋白质工程的发展， 其成果也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋白 质工程的一部分。
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蛋白质工程在酶中的应用
(1) 改变酶的催化活性 (2) 改变酶的底物专一性 (3) 提高酶的稳定性 (4) 改变酶的反应特性 (5) 产生新酶
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酶工程与食品产业
1 酶工程概述 2 酶的生产与分离纯化 3 酶的化学修饰 4 酶的固定化 5 酶反应器与酶传感器 6 酶在食品工业中的应用
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1 酶工程概述
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国际市场酶制剂销售额比例
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国内酶制剂销售额比例
洗涤剂用酶 淀粉、酒精用酶 其它
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我国的酶制剂工业概况
我国的酶制剂工业是在解放后逐渐发展起来的。 早期是用动植物组织提取胃蛋白酶、胰酶和麦芽 淀粉酶等，规模小，产量亦少。
六十年代中期，我国开始研制第一个微生物酶制 剂——BF-7658淀粉酶。1965年轻工部在无锡投资 兴建了全国第一家酶制剂厂——无锡酶制剂厂(现 名是星达生物工程有限公司)，标志着我国酶制剂 工业的起步。
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国内外酶制剂工业概况
就世界范围而言，酶制剂总产量最大的是蛋 白酶类，主要用于洗涤剂、制革和乳品工业
其次为淀粉酶类，主要用于食品酿造、淀粉 加工、造纸、纺织等工业
其它酶类则包括药用酶、试剂酶、工具酶等
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国内外酶制剂工业概况
BCC最新研究报告显示：2011年全球 工业酶制剂的市场价值为39亿美元，并以 9.1%的复合年增长率增长，2016年将增加 到约61亿美元。其中，生物酶将以8.2%的 复合年增长率增长；食品和饮料活性酶将 以10.4%的年均复合增长率增长。
酶工程就是指借助工程学的手段，将酶 所具有的生物催化作用，应用于生产、生活、 医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。
概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和 应用两方面组成的。酶工程的应用主要集中 于食品工业、轻工业以及医药工业中。
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1 酶工程概述
通常所说的酶工程指用工程菌生产 酶制剂，而没有经过由酶的功能来设计 酶的分子结构，然后由酶的分子结构来 确定相应基因的碱基序列等步骤。
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酶工程的研究内容
1、化学酶工程
自然酶的开发 酶的化学修饰 酶的固定化 人工合成酶的研究
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酶工程的研究内容
2、生物酶工程
酶基因的克隆表达(克隆酶) 酶的遗传修饰(突变酶) 酶的遗传设计(新酶)
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酶学研究简史
1878 德国的Kuhne定义Enzyme原意为在酵母中 1926 美国的Sumner从刀豆中得到脲酶结晶(1947
年诺贝尔奖) 1970 美国的Smith发现限制性内切酶(1979年诺贝
尔奖) 1969 日本固定化氨基酰化酶，第一次将固定化酶
成功地应用于工业生产。 酶工程诞生 1986 美国发现核酶，获得诺贝尔奖
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酶的具体应用表现
纤维素的水解：果汁生产、香料生产、脱水蔬 菜生产、豆类制品加工、速溶茶生产、酒精、 单细胞蛋白生产、酱油生产、制酒工业、纤维 废渣转化等。
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我国的酶制剂工业概况
我国酶制剂的产品结构 我国酶制剂生产的特点 我国酶制剂产业存在的问题
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我国酶制剂的产品结构
目前我国酶制剂的主要产品是淀粉酶
(其中大部分是糖化酶)，其次是蛋白酶， 其它酶的产量甚微。
酶名称
占酶总产量的百分率
糖化酶
71.4％
蛋白酶
1类的生产：淀粉酶、葡萄糖淀粉酶生产 β-葡萄糖、果葡糖浆(淀粉液化—糖化—异构 化)生产、麦芽糖生产。
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酶的具体应用表现
低聚糖的生产：低聚果糖(果糖转移酶)、大 豆低聚糖的生产、异麦芽寡糖(α-葡萄糖苷酶)
干酪生产：凝乳酶酶法 牛乳(酪蛋白)的凝 结(副酪蛋白钙)→沥干乳清→干酪成熟
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1 酶工程概述
因此，酶工程的重点在于对已存在 酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重 点在于对已存在的蛋白质分子的改造。 当然，随着蛋白质工程的发展，其成果 也会应用到酶工程中，使酶工程成为蛋 白质工程的一部分。
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酶工程的概念
酶工程(Enzyme Engineering)：指从应用 目的出发研究酶，在一定的生物反应装置 中利用酶的催化性质，将相应原料转化成 有用的物质。它是酶学和工程学相互渗透 结合形成的一门新的技术科学，是酶学、 微生物学的基本原理与化学工程有机结合 而产生的边缘科学。
酶的定义： 酶是指具有生物催化功能的生物大分
子，按照其化学组成，可以分为蛋白类酶 (P酶)和核酸类酶(R酶)两大类。蛋白酶主 要是由蛋白质组成，核酸类酶主要由核酸 (RNA)组成。
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1 酶工程概述
酶的特性： 酶催化作用的专一性强 酶催化作用的效率高 酶催化作用的条件温和
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1 酶工程概述