酶在食品工业中最大的用途是 淀粉 加工,其次是乳品加工、果汁加工、烘烤食品及 啤酒 发酵。与之有关的各种酶如淀粉酶、 葡萄糖 异构酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等占酶制剂市场的一半以上。
帮助和促进食物消化的酶成为食品市场发展的主要方向,包括促进 蛋白质 消化的酶(菠萝蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶等),促进 纤维素 消化的酶(纤维素酶、聚糖酶等),促进乳糖消化的酶(乳糖酶)和促进脂肪消化的酶( 脂肪酶 、酯酶)等。
轻化工业中的应用
酶工程在轻化工业中的用途主要包括:洗涤剂制造(增强去垢能力)、毛皮工业、明胶制造、 胶原纤维 制造(粘接剂)牙膏和 化妆品 的生产、造纸、 感光材料 生产、废水废物处理和饲料加工等。
医药上的应用
重组DNA技术 促进了各种有医疗价值的酶的大规模生产。用于临床的各类酶品种逐渐增加。酶除了用作常规治疗外,还可作为医学工程的某些组成部分而发挥医疗作用。如在体外循环装置中,利用酶清除血液废物,防止 血栓形成 和体内酶控药物释放系统等。另外,酶作为临床体外检测 试剂 ,可以快速、灵敏、准确地测定体内某些代谢产物,也将是酶在医疗上一个重要的应用。
能源开发
在全世界开发新型能源的大趋势下,利用 微生物 或酶工程技术从生物体中生产燃料也是人们正在探寻的一条新路。例如,利用植物、农作物、林业产物废物中的 纤维素 、半纤维素、 木质素 、淀粉等原料,制造氢、 甲烷 等气体燃料以及乙醇和甲醇等液体燃料。另外,在石油资源的开发中, 课题
环境工程
科学技术 高度发展的同时,环境净化尤其是工业废水和生活污水的净化,作为保护自然的一项措施,具有十分重要的意义。
基因制取
在生物体内找到了某种有用的酶,即使含量再低,应用 基因重组 技术,通过 基因扩增 与增强表达,就可能建立高效表达特定酶制剂的 基因工程菌 或基因工程细胞了。把基因工程菌或基因工程细胞固定起来,就可构建成新一代的 生物催化 剂——固定化工程菌或固定化工程细胞了。人们也把这种新型的生物催化剂称为 基因工程酶制剂。
新一代基因工程酶制剂的开发研制,无疑是使酶工程如虎添翼。固定化基因工程菌、基因工程细胞技术将使酶的威力发挥得更出色, 科学家 们预言,如果把相关的技术与连续 生物反应器 巧妙结合起来,将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性变革。
对酶进行改造和修饰也是酶工程的一项重要内容。
酶的作用力虽然很强,尤其是被固定起来之后,力量就更大了,但并不是所有的酶制剂都适合固定化的,即使是用于固定化的天然酶,其活性也往往不能满足人们的要求,需要改变其某些性质、提高其活性,以便更好地发挥其催化功能。
于是,酶分子修饰和改造的任务就被提出来了。
一般来说,科学家们是通过对 酶蛋白 分子的主链进行“切割”、“剪切”以及在侧链上进行 化学修饰 来达到改造酶分子的目的的。被修饰、改造的酶分子,无论是物化性质,还是 生物活性 都得到了改善,甚至被赋予了新的功能。
人工设计和合成具有生物活性的非天然大分子物质,是科学家们共同努力的目标。
图为 胰蛋白酶 和一个特异性搞体被切去而现露出蛋白制主链(蓝色)