2023年生物酶技术研究报告

酶的生产和应用，在国内外已具有过氧化氢酶酶的生产和应用，在国内外已具有过氧化氢酶80多年历史，进入2080年月，生物工程作为一门兴高术在我国得到了快速进展，酶的制造和应用领域渐渐扩大，酶在纺织工业中的应用也日臻成熟，由过去主要用于棉织物的退浆和蚕丝的脱胶，至现在在纺织染整的各领域的广泛应用，表达了生物酶在染整工业中的优越性。现在酶处理工艺已被公认为是一种符合环保要求的绿色生产工艺，它不仅使纺织品的服用性能得到改善和提高，又因无毒无害，用量少，可生物降解废水，无污染而有利于生态环保的保护。1生物酶的构造和特性生物酶是具有催化功能的蛋白质。象其他蛋白质一样，生物酶解堵剂作用原理示意图酶分子由氨基酸长链组成。其中一局部链成螺旋状，一局部成折叠的薄片构造，而这两局部由不折叠的氨基酸链连接起来，而使整个酶分子成为特定的三维构造。生物酶是从生物体中产生的，它具有特别的催化功能，其特性如下：高效性：用酶作催化生物酶简介生物酶简介生物酶的特性和作用机理生物酶的特性和作用机理剂，酶的催化效率是一般无机催化剂的剂，酶的催化效率是一般无机催化剂的10^7~10^13 倍。专一性：一种酶只能催化一类物质的化学反响，即酶是仅能促进特定化合物、特定化学键、特定化学变化的催化剂。低反响条件：酶催化反响不象一般催化剂需要高温、高压、强酸、强碱等猛烈条件，而可在较温存的常温、常压下进展。易变性失活：在受到紫外线、热、射线、外表活性剂、金属盐、强酸、强碱及其它化学试剂如氧化剂、复原剂等因素影响时，酶蛋白的二级、三级构造有所转变。所以在大生产时，如有条件酶还可以回收利用。可降低生化反响的反响活化能：酶作为一种催化剂，能提高化学反响的速率，主要缘由是降低了反响的活化能，使反响更易进展。而且酶在反响前后理论上是不被消耗的，所以还可回收利用。2生物酶的作用机理酶蛋白与其它蛋白质的不同之处在于酶都具有活性中心。酶可分为四级构造：一级构造是氨基酸的排列挨次；二级构造是肽链的平面空间构象；三级构造是肽链的立体空间构象；四级构造是肽链以非共价键相互结合成为完整的蛋白质分子。真正起决定作用的是酶的一级构造，它的转变将转变酶的性质(失活或变性)。酶的作用机理比较被认同的是Koshland的“”学说，其主要内容是：当底物结合到酶的活性部位时，酶的构象有一个转变。催化基团的正确定向对于催化作用是必要的。底物诱导酶蛋白构象的变化，导致催化基团的正确定位与底物结合到酶的活性部位上去。应用于染整工业的生物酶的种类生物酶技术应用于染整加工主要有两个方面：应用于染整工业的生物酶的种类生物酶技术应用于染整加工主要有两个方面：(1自然纤维织物的前处理加工，用生物酶去除纤维或织物上的杂质，为后续染整加工制造条件。(2)织物的后整理加工，用生物酶去除纤维外表的绒毛，或使纤维减量，以改善织物的外观、手感和风格。目前应用的生物酶主要有以下几种。果胶酶1果胶酶果胶酶主要是由果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶和果胶酯酶组成。果胶物质是高度酯化的聚半乳糖醛酸。果胶酶作用于果胶物质时，果胶裂解酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶酸盐裂解酶直接作用于果胶聚合物分子链内部的配糖键上，而果胶酯酶则使聚半糖醛酸酯水解，为聚半乳糖醛酸酶和果胶酸盐裂解酶制造更多的位置。脂肪酶2脂肪酶脂肪酶能将脂肪水解成甘油和脂肪酸，脂肪酸进一步进展B一氧化，每次脱下一C2物，生成乙酰COA(N—环己基辛基胺)，进入TCA三羧酸)环彻底氧化或进入乙醛酸环合成糖类。脂肪酶〔EC3.2.2.3，甘油酯水解酶〕是分解自然油脂的酶，其在纺织加工中主要用于绢纺原料脱脂处理；同时，只没在羊毛洗毛中是较好的助洗剂，能去除羊毛附生杂质、脂蜡，使羊毛获得可纺性；对棉织物进展精炼处理，能有效的去除棉的脂蜡；对涤纶进展处理，可改善涤纶外表的亲水性。蛋白酶蛋白酶由微生物分泌的蛋白酶因菌种不同而异，例如枯草杆菌分蛋白酶分子的构造彩图泌明胶酶和酪蛋白酶，可以水解明胶和酪蛋白；费氏链酶菌分泌角蛋白酶，可以水解动物的毛、角、蹄的角蛋白。蛋白酶将蛋白质分解成肽，再经肽酶水解成氨基酸。纤维素酶纤维素酶纤维素酶是一个多组分酶体系，纺织工业中应用的纤维素酶大多数是由木酶属真菌制造的。纤维素酶中的纤维素二糖水解酶又称为外切纤维素酶，由 CHBI和CHBII两种酶组成，而内切葡聚糖酶，又称为内切纤维素酶，至少由 5种纤维素酶(EGI、EGII、EGHI、EGIV、EGV)组成。此外，还有13一葡萄糖醛酶。这些纤维素酶在纤维素的水解中具有协同作用。过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶是一种氧化复原酶，催化分解过氧化氢成为水和氧气，它主要用于漂白工艺后去除剩余的双氧水，提高后继染色性能和质量，并且没有过量危急。过氧化氢酶也可用于纱线染色机、溢流喷射染色机、绞盘染色机和卷染机等的氧漂生物净化处理。淀粉酶型〔特种〕酶在纺织加工中的应用型〔特种〕酶在纺织加工中的应用α-淀粉酶6淀粉酶淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称，通常通过淀粉酶催化水解织物上的淀粉浆料，由于淀粉酶的高效性及专一性，酶退浆的退浆率高，退浆快，污染少，产品比酸工艺流程也不同，目前所用的退浆方法有浸渍法、堆置法、卷染法、连续洗等，由于α-淀粉酶6淀粉酶淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称，通常通过淀粉酶催化水解织物上的淀粉浆料，由于淀粉酶的高效性及专一性，酶退浆的退浆率高，退浆快，污染少，产品比酸工艺流程也不同，目前所用的退浆方法有浸渍法、堆置法、卷染法、连续洗等，由于淀粉酶退浆机械作用小，水的用量少，可以在低温条件下到达退浆效果，具有鲜亮的环保特色。就是通过基因改性的黑曲霉漆酶，可以进展牛仔服装仿旧整理工艺，获得生物酶在麻类纤维脱胶中的应用的织物手感厚实，外表光滑、凭证、色泽明快、淡雅。2、葡萄糖氧化酶在纺织加工的应用：葡萄糖氧化酶主要进展织物的漂白整理，这种酶处理对双氧水的产生格外有效，处理使不需添加双氧水稳定剂，处理后织物手感松软、饱满。3、半纤维素酶、木质素酶在纺织加工中的应用：自然的纤维素纤维中均含有半纤维素和木质素，尤其是麻类纤维含量较高，不去除半纤维素和木质素，极度影响纤维的可纺性能，通过半纤维素酶和木质素酶处理，可以大局部去除半纤维素和木质素，但半纤维素酶和木质素酶还没有在纺织工艺中单独使用，主要是和其他酶制剂〔假设胶酶、纤维素酶等〕协作进展纤维处理。型酶在纺织加工中的应用：化学合成纤维和浆料在纺织中的地位是明显的，这些高分子聚合物不能进展生物分解和降解，造成环境的污染，目前争论人员正在争论的酶种，通过筛选具有某种功能的菌种，进展基因改性成为高性能酶剂或通过克隆、转基因或的基因工程菌，制出酶种，或依据化学生物构造和酶学原理定向合成型转基因或的基因工程菌，制出酶种，或依据化学生物构造和酶学原理定向合成型酶剂等。这些型酶剂成为仿酶，目前较成功的酶包括解锦纶寡聚物的基因工程菌、合成酶等。PVA分解酶、涤纶分解酶、分生物酶技术应用于石油钻井领域在石油钻井过程中，钻井液发挥着防止井壁渗漏和保护油气层的双重作用。但这两大作用有时却存在着锐利的冲突。当钻井遇到油气富集地层时，地层特点多不稳定，生物酶技术应用于石油钻井领域在石油钻井过程中，钻井液发挥着防止井壁渗漏和保护油气层的双重作用。但这两大作用有时却存在着锐利的冲突。当钻井遇到油气富集地层时，地层特点多不稳定，极易发生漏失、坍塌等简洁状况，此时钻井液的护壁防漏功能显得尤为重要。而一般钻井液要起到很好的护壁防漏作用，就必需提高其固相含量和粘度，但这样又会带来污染油气层的现象。如何才能既治理好井壁漏失坍塌的毛病、又有效保护好油气层，早已成为我国石油钻井领域的一大难题。据成功油田钻井工程技术公司首席科学家郭宝雨介绍，刚刚通过鉴定的型钻井液体系能够在井壁上形成薄而坚韧的隔膜，这种隔膜的渗透性极低，在近井壁形成了一个渗透率几乎为零的护壁层，到达了维护井壁稳定的良好效果。随着时间的推移，在需要翻开油气层时，生物酶开头发挥它的生物降解作用，把原来坚韧致密的护壁薄膜一点一点破除，而这时，活性生物酶渐渐进入储层，在岩石外表油膜下生长生殖，使原油从岩石外表剥离，从而被驱出；同时，它还能够降解原油，增加原油流淌力气，从而在根本上实现提高原油采收率的目的。据悉，这一体系在曲堤油田、淮北以及吉林等油田共明，其原油采收率平均提高25％以上，地层渗透性恢复到34口井进展的现场试验表90％以上，在解放油气层、保护油气层方面有着宽阔的进展前景。生物酶在食品中的应用1蛋白酶的生产现状蛋白酶是最重要的一种工业酶制剂，能催化蛋白质和多肽肽键水解。它广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。各种生物体都能合成它，但唯有微生物蛋白酶具有生产价值，蛋白酶也是争论的比较深入的一种酶，已做成结晶或得到高度纯化物的蛋白酶达100多种，其中不少酶的一级构造以及立体构造也已说明。蛋白酶的商品生产始于2030年月微生物蛋白酶开头用在食品和制革工业。近20年来，微生物蛋白酶的争论蓬勃开展。2050年月初，日本学者首先觉察霉菌中存在几种类型的蛋白酶，特别是酸性蛋白酶，2060年月初，荷兰开始生产添加碱性蛋白酶的洗涤剂。到目前为止，国际市场上商品蛋白酶上。80-100 种以2蛋白酶的分类按蛋白酶水解蛋白质的方式可分为以下几种。〔1〕切开蛋白质分子内部肽键，生成相对分子质量较小的多肽类，这类酶一般叫内肽酶；〔2〕切开蛋白质或多肽分子氨基或羧基末端的肽键，而游离出氨基酸，这类酶叫外肽酶。作用于氨基末端的称为氨肽酶，作用于羧基末端的称为羧肽酶；〔3〕水解蛋白质或多肽的脂键；〔4〕水解蛋白质或多肽的酰氨键。按酶的来源可以分为动物蛋白酶、植物蛋白酶、微生物蛋白酶。微生物蛋白酶又可分为细菌蛋白酶、霉菌蛋白酶、酵母蛋白酶和放线菌蛋白酶。按蛋白酶作用的最适 pH 可以分为pH2.5-5.0 的酸性蛋白酶、pH9.5-10.5 的碱性蛋白酶、pH7-8 的中性蛋白酶。为了便利起见，微生物蛋白酶常用这种分类方法；依据蛋白酶的活性中心和最适反响 pH 可以分为丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、金属蛋白酶和活性中心有两个羧基的酸性蛋白酶。蛋白酶的用途用于食品发酵工业酱油的酿造就是利用米曲霉分泌的蛋白酶分解原料中的蛋白质，使其降解为胨、多肽、氨基酸，生成色、香、味于一体的产品。也有直接用蛋白酶制剂酿造酱油，但风味欠佳。啤酒酿造中，当麦芽糖用量削减辅料增加时，常需要补充蛋白酶，使蛋白质充分降解，霉菌和细菌蛋白酶适合这一用途。微生物酸性蛋白酶还是有效的啤酒澄清剂。鱼露是鲜鱼加25%-30%食盐自然发酵6-12可缩短发酵时间，提高风味。用于制革生产制革的原料皮中纤维蛋白是皮革的有用成分，此外还有不少非纤维状的蛋白存在于纤维间隙和表皮中，这些蛋白含量虽少，假设不去除，成品皮革僵硬而脆。蛋白酶不能分解自然胶原，而只能分解间质蛋白，因而可用于制革工艺，国内生产的中性和碱性蛋白酶制剂均可用于酶法脱毛。制造明胶和可溶性胶原纤维工业上用石灰水浸去皮、骨等原料中的油脂与杂蛋白等，此工艺耗时长达数月，劳动强度大，出胶率低而且能耗大，用蛋白酶净化胶原，明胶纯度高，质量好，相对分子质量均匀，分子排列整齐，生产周期短，明胶收率高，几乎达100。预处理羊毛低温染色羊毛用高温染色，会使毛的强度受到损害，且易造成纤维毡化收缩和毛体竖起，用蛋白酶处理后的羊毛，在沸点下染色， 2min 的上色率可达100%，成品色泽明媚，手感饱满，废水中燃料含量大大降低。丝绸脱胶生丝织物必需脱胶，丝胶是一种蛋白质，我国历来用碱皂法高温炼丝进展脱胶，缺点很多，碱质侵袭丝素，易引起发毛影响光泽，用蛋白酶脱胶后，成品手感润滑松软，光泽明媚，而且脱胶时间短，操作温度低，劳动生产率提高。蛋白酶的根本性质蛋白酶种类繁多，形制上差异较大，但同一类的蛋白酶之间，亦有其共同之处。蛋白酶的根本性质如下：从蛋白酶活性中心的基团来看，丝氨酸蛋白酶的活性中心均含有丝氨酸；巯基蛋白酶活性中心含有半胱氨酸；羧基蛋白酶活性中心含有酸性氨基酸，即谷氨酸或天冬氨酸；金属蛋白酶的活性中心则含有二价金属离子，如锌离子、锰离子、钴离子、铁离子、铜离子等。很多霉菌蛋白酶和动物胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等是酸性蛋白酶，其作用最适pH值为2.0～4.5，等电点为pH3～5，在pH2～5的范围内较稳定，最适作用温37～60℃，相对质量一般为30000～35000。很多芽胞杆菌蛋白酶和植物蛋白酶是中性蛋白酶，其最适pH值为6.0～8.0，等电点8～96～70～00～n，最适温度40～50℃，对热稳定性差。大多说中性蛋白酶属于金属蛋白酶。碱性蛋白酶几乎都有微生物产生，其最适pH9.0～10.5，等电点pH8～9，相对分子质量较小，为20230～35000，对热稳定性较差。蛋白酶的活力测定蛋白酶的种类繁多，不同的蛋白酶的性质和催化反响条件各不一样，无法规定一个统一的测定方法，目前使用最多的有福林 —酚法、紫外分光光度法、甲醛滴定法、DHT-酪蛋白法。福林酚法蛋白酶催化蛋白质水解成氨基酸，其中含酚基的氨基酸〔色氨酸、酪氨酸〕与福林试剂反响，生成蓝色复合物，蓝色深浅与含酚基氨基酸的多少成正比，以此来测定酶的活力。甲醛滴定法蛋白酶催化蛋白质水解成氨基酸，再用甲醛固定氨基酸的氨基，用0.1mol/LNaOH溶液滴定生成的氨基酸，从而测定其酶活。DHT-酪蛋白法用5氨基四唑重氮盐将酪氨酸中局部组氨酸和酪氨酸重氮化，得到黄色的重氮5-氨基四唑酪蛋白〔DHT-酪蛋白。以DHT酪蛋白为底物，在蛋白酶作用下，水解生DHT肽，二价离子可与DHT蛋白与DHT肽形成稳定的可溶性红色螯合物，而锌离子可快速沉淀DHT酪蛋白，但不沉淀DHT肽。选用适宜浓度的锌离子和镍离子作为沉淀剂和显色剂，利用比色法可测定蛋白酶活力。弹性蛋白酶及其在食品工业中的应用弹性蛋白酶〔Elastase〕是一种以水解不溶性弹性硬蛋白〔elastin〕为特征的蛋白水解酶，它可由动物胰脏提取或由微生物发酵制得。弹性硬蛋白是一种由丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等非极性氨基酸残基交联而成的网状构造，它可以耐受酸碱处理，并能抵抗一般蛋白酶的消化。我国该产品的生产是由猪胰脏提取，由于脏器资源利用受也有发酵生产，它们的作用效果相像。微生物弹性蛋白酶与猪胰脏弹性蛋白酶一样，具有广泛的水解活性，不但能降解弹性硬蛋白，而且对明胶、血纤维蛋白、血红蛋白、白蛋白等多种蛋白质都有降解作消灭了商品化的弹性蛋白酶，取得了巨大的经济效益和社会效益。利用微生物生产弹性蛋白酶不仅能够供给足够的治疗用药物酶，也能为开拓该酶的其他方面的应用供给充分的酶源，如降解环境中的猪、牛加工后的难降解废物，肉的嫩化等。由于弹性蛋白酶水解特性较广，脂肪族非极性氨基酸为羧端的肽键都能被分解，并且它具有脂酶及脂蛋白水解酶的活性，能降解包括抗一般蛋白水解酶作用的弹性硬蛋白在内的大多数蛋白质，因而弹性蛋白酶在食品工业中有着广泛的应用前景。有的微生物产生的弹性蛋白酶水解专一性很广，很多动植物蛋白都能为之降解，特别是一些难以处理、食用的韧带、大动脉管、筋腱等蛋白废料，在农副产品的深加工、高蛋白食品的制作等方面得到广泛应用。同时弹性蛋白酶能专一降解结缔组织中坚韧的弹性纤维组分，当其他蛋白与弹性蛋白共存时，酶优先对弹性蛋白水解，因此可以作为抱负的肉类嫩化剂用于食品加工业和日常生活中。 关国雄等争论了弹性蛋白酶和木瓜蛋白酶对不同蛋白质水解力气的差异，争论觉察木瓜蛋白酶对弹性蛋白无水解力气；在弹性蛋白和其他食用蛋白质共存时，弹性蛋白酶优先水解弹性蛋白；对食用蛋白质的水解，弹性蛋白酶比木瓜蛋白酶强一倍。由此，可以认为弹性蛋白酶可通过选择性水解肉类中坚韧的弹性纤维局部来真正起到肉类嫩化而又不会转变口味和风味的作用，而不是单纯对食用蛋白加以非选择性局部消化。弹性蛋白酶经济价值高，目前国内仅从猪胰脏中提取，由于酶源受到限制，作为治疗用生化药物和其他方面的应用长期供不应求。 因而利用微生物生产弹性蛋白酶就显得尤为必要。虽然国外早已开头微生物生产弹性蛋白酶的争论，