生物技术毕业论文-酶制剂在轻工业中的应用与研究进展.doc

作者 尚哥 II 目录 摘要 I ABSTRACT II 引言 1 1 中国酶制剂的发展概况 1 2 中国酶制剂的发展阶段 2 3 中国酶制剂在轻工业中的应用 3 3 1 淀粉加工和纺织退浆 3 3 2 白酒 酒精 3 3 3 洗涤剂行业 4 3 4 毛皮制革行业 4 3 5 食品行业 4 4 酶制剂在国民经济中的地位 5 5 酶制剂的发展趋势 6 参考文献 7 致谢 8 I 酶制剂在轻工业中的应用与研究进展 摘要摘要 酶制剂是指从生物中提取的具有酶特性的一类物质 主要作用是催化食 品加工过程中各种化学反应 改进食品加工方法 其应用领域遍及轻工 食 品 化工 医药 农业以及能源 环境保护等方面 酶制剂行业是高技术产 业 它的特点是用量少 催化效率高 专一性强 是为其他相关行业服务的 工业 关键词 酶 酶制剂 II Recent progress in plant polyploi AbstractAbstract Enzyme preparation is extracted from the biological properties of the enzyme has a class of substances a major role in food processing is catalyzed by a variety of chemical reaction process and improve food processing methods Applications across its light industry food chemical industry medicine agriculture and energy environmental protection and so on Enzyme preparation industry is a high tech industry which is characterized by small catalytic efficiency specificity and other related industries for the services industry Key words Enzyme Enzyme preparation 1 引言引言 20 世纪 40 年代 微生物酶制剂工业迅速发展起来 现在酶制剂的生产是以 深层发酵为主 以半固体发酵为辅 菌株产酶的能力也有很大的提高 60 70 年代发展起来的固定化酶和固定化细胞技术使酶可反复使用和连续反应进行 其应用的范围也更加扩大 带动了中国酶制剂向 高档次 高活力 多品种 的方向进展 使中国酶制剂在轻工业当中占了重要一席 1 1 中国酶制剂的发展概况中国酶制剂的发展概况 我国的酶制剂始于 1965 年 成立了无锡酶制剂厂 这是我国第一家酶制 剂厂 该厂不断发展壮大 酶制剂产量不断增长 品种不断完善 科研成果频 繁出现 成为我国酶制剂科研 生产 应用的综合基地 无锡酶制剂厂培养了 大批人才 成为我国第一代酶制剂科研和生产的专业人员 也为不断发展的中 国酶制剂事业作出了贡献 酶制剂的需求日益增加 从九十年代开始在江苏 河南 山东 河北等地 逐渐建立新厂 经过改革 发展 至今已有 30 多家工厂 形成了我国酶制剂行 业 为国民经济作出了很大的贡献 20 世纪 60 年代仅生产单一品种 到 90 年代已能生产 10 多个品种 目前 由于引进了新型酶 国内已能生产 28 个品种 应用领域扩大了 应用面由酿酒 扩大到淀粉糖 味精 食品 皮革等行业 酶制剂发酵水平和提取收得率大幅度提高 消耗降低 价格下降 酶制剂 质量得到较大提高 我国固体型粗制酶已逐步被液体型食用级精制酶所替代 原来国内多数加工厂是将发酵液用硫酸铵盐析或酒精沉淀 经过滤干燥而成固 体酶 这种产品含有残渣 硫酸铵等混合物 目前 一些工厂采用发酵液过滤 超滤膜浓缩提纯技术 使粗制酶加工为精制酶 这样食品酶产品就上了等级 2 2 2 中国酶制剂的发展阶段中国酶制剂的发展阶段 第一阶段 1965 年无锡酶制剂厂生产 BF 7658 淀粉酶 首先用在淀粉加工 和纺织退浆上 这是我国首次应用 第二阶段 1979 年 利用黑曲 UV 11 糖化酶菌种进行糖化酶生产 首先在 白酒 酒精行业推广应用 提高了出酒率 第三阶段 1990 年 2709 碱性蛋白酶在洗涤剂行业上应用 当时由于这种 颗粒酶的出现 使加酶洗衣粉开始风行全国 第四阶段 1992 年 1 398 中性蛋白酶 166 中性蛋白酶在毛皮制革行业 上推广应用 提高了产品质量和效率 减轻了劳动强度 第五阶段 1995 年 无锡酶制剂厂首先引进了耐高温 淀粉酶和高转化 率液体糖化酶 在国家科委成果办公室的推动下 将完成的 新双酶法在淀粉质 原料深加工工业中应用 科研项目在酒精 味精 制糖 啤酒等行业进行了推广 从此 双酶法 技术在全国迅速得以发展 国家科委成果办公室曾在无锡召开技术应用推广会 从此在全国掀起了新 双酶法的技术热潮 为淀粉质原料深加工行业的迅速崛起作出了新贡献 第六阶段 1998 年 国外酶制剂大公司纷纷到中国建厂和合资 引进了国 外先进设备 优良菌种 新型酶制剂 给中国酶制剂带来了机遇和挑战 这些 企业带动了国内酶制剂工业的发展 使酶制剂进人了一个崭新阶段 应用技术 更加提高 诺维信公司 NOVO 公司 在中国合资和在天津建立工厂 一期工程 投资 1 5 亿美元 已在 1999 年投产 诺维信公司酶制剂品种齐全 为中国有关 行业作出了一定贡献 第七阶段 2006 年 酶制剂进入了全新的发展阶段 向 高档次 高活性 高质量 高水平 方向发展 向专用酶制剂和特种复合酶制剂发展 向新的应用 3 领域发展 向新型糖类 面粉加工 肉类 油脂 调味品 饲料 纺织 纸浆 环保等方面发展 酶制剂应用技术将成为发酵产业的核心技术 1 3 中国酶制剂在轻工业中的应用中国酶制剂在轻工业中的应用 3 13 1 淀粉加工和纺织退浆淀粉加工和纺织退浆 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 产品比酸法 减法更柔软 且不损伤纤维 淀粉酶的种类很多 根据织物 不同 设备组合不同 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 温条件下达到退浆效果 具有鲜明的环保特色 2 3 23 2 白酒 酒精白酒 酒精 我国在大曲中应用曲霉 特别是米曲霉 已有悠久的历史 日本过去也采 用纯种米曲霉酿酒 后来发现甘薯曲霉 泡盛曲霉 宇佐美曲霉等黑棕色的曲 霉 含有耐酸性的糖化酶 而逐步用黑曲霉代替 以提高淀粉利用率 过去美 国选用 NRRL330 或 337 黑曲霉作糖化菌 近年来为 NRRL3112 菌株历代替 其糖化力比 NRRL337 高 7 倍 酶系中含葡萄糖苷转移酶极少 中国科学院微 生物研究所诱变的 3 4309 uV 11 黑曲霉 是一株接近国际水平的糖化菌 每 克干曲可糖化淀粉 32 克或者更多 含葡萄糖苷转移酶极少 糖化作用最终产物 萄萄糖占总还原糖的 98 以上 该葡萄糖值通称 DE 值 目前 白酒生产常用 的曲霉菌有宇佐美曲霉 3 758 Asp usamii 甘薯曲霉 Asp batata 东酒 I 号 沪 轻研 号 黑曲霉 Asp niger 3912 12 pr 3 白曲 河内白曲 3 4309 UV 4 11 UV 27 UV 96 等 而黄曲霉 Asp flavas 和米曲霉 Asp orgzae 除保留 用来制作米曲汁糖液以外 因其糖化酶的性质不耐酸 很少用作白酒生产的糖 化菌 3 33 3 洗涤剂行业洗涤剂行业 碱性蛋白酶是目前市场上流行的洗涤添加剂 能大幅度提高洗涤去污能 力 特别对血渍 汗渍 奶渍 油渍等蛋白类污垢 具有独特的洗涤效果 碱性蛋白酶在技术上采用细菌原生质体诱变处理方法 从国内碱性蛋白菌生 产菌 2709 枯草杆菌中研究选育出若干稳定高性能 菌株 在后处理上 采用去 渣盐析沉淀法 减少了蛋白酶的杂质含量和产品特有的气味 提高了溶解速 度 与洗涤剂有更好的配伍性 延长了保质期 3 43 4 毛皮制革行业毛皮制革行业 酶制剂在制革浸水 脱脂 脱毛 局部处理 浸灰 复灰及软化中的应用 以及基于酶制剂的制革前处理 展望了酶制剂在制革工业中进一步应用的广阔 前景 指出制革工业发展的趋势是生物技术制革 迄今为止 酶制剂已被广泛地应用于制革 毛皮 食品 发酵和纺织等行业 酶在制革 毛皮工业中的应用最早仅限于酶脱毛和酶软化 随着科学技术的不 断发展和进步 酶制剂在制革行业中的应用范围也不断拓展扩大 逐渐应用于制革 准备工段乃至整个制革过程 种种迹象表明 基于酶制剂的制革 毛皮工艺方法 的研究与开发 必将催生具有生态概念的制革 毛皮新技术 生物技术制革 3 5 3 53 5 食品行业食品行业 酶作为高效生物催化剂的一个显著特点是催化底物的专一性 因此饲料中 添加酶制剂的效果受日粮类型影响较大 我国典型的日粮配方是玉米一豆粕型 低黏度日粮 进入动物消化道黏度较高 应使用以果胶酶发 木聚糖酶 葡聚 糖酶为主的复合酶制剂 小麦 大麦 米糠成分较多的高黏度日粮 进入动物 消化道黏度较高 应选择以木聚糖酶 葡聚糖酶为主的复合酶制剂 饲料原料 中稻壳粉 麦麸 糟渣含量较高的高纤维日粮应选择以纤维素酶 半纤维素酶 果胶酶和葡聚糖酶为主的复合酶制剂 原料较多使用棉籽粕 菜籽粕 葵花粕 等杂饼粕日粮且蛋白质含量较高时 应选择以纤维酶 蛋白酶 果胶酶为主的 复合酶制剂 因此 复合酶制剂的使用效果明显优于单一酶制剂 但使用之前 必须充分了解日粮的营养配方 4 4 酶制剂在国民经济中的地位酶制剂在国民经济中的地位 我国酶制剂已广泛应用于食品 酿造 味精 制药 有机酸 淀粉糖 纺 织 皮革 洗涤剂及保健品等很多领域 并且应用领域不断扩大 应用技术水 平不断提高 然而与国外先进国家相比尚有差距 进入新世纪以来 发展速度较快的是啤酒 淀粉糖 食品 燃料乙醇 味 精和柠檬酸等行业 啤酒工业发展迅速 我国啤酒总产量已跃居世界第一位 2006 年总产量超过 3000 万吨 淀粉糖行业发展迅速 产量成倍增长 品种曾出不穷 到 2006 年已超过 500 万吨 新型酶制剂已应用到针剂葡萄糖 液体葡萄糖浆 高麦芽糖浆 果 葡糖浆以及各种低聚糖的生产中 淀粉糖替代蔗糖已应用在糖果 食品 啤酒 和饮料生产上 功能性低聚糖已被人们所接受 淀粉糖对酶制剂的品种和质量 提出了更高的要求 新型酶制剂的推出为这些行业提供了发展所必需的条件 6 食品工业是用酶大户 目前已在烘焙 果蔬加工 奶制品 肉类加工和蛋 白质水解等行业广泛应用 目前酶制剂品种还远远不能满足食品工业需要 酶 制剂工业正不断推出新型酶制剂 复合酶制剂 高活力和高纯度特殊酶制剂来 满足日益发展的食品工业需要 变性燃料乙醇和汽油混合作为新一代的汽车燃料 具有广阔的市场前景 由于酒精可作为代用燃料减少石油消耗 提高汽油辛烷值 减少机动车对空气 的污染 因此 燃料乙醇的开发和应用是我国发展的方向之一 利用玉米酶法 水解发酵生产无水乙醇 并生产 DDGS 蛋白饲料 进行综合利用大有可为 大量 新型酶制剂和相关应用技术为酒精清洁生产工艺 浓醪发酵 中低温蒸煮 生 料发酵 差压蒸馏等技术为酒精循环经济开辟了新的途径 味精行业稳步发展 以大米或淀粉作为原料 采用连续喷射液化 复合糖 化酶糖化的工艺 使出糖率和糖液质量大幅度提高 为发酵和提取奠定了良好 的基础 使产酸率 糖酸转化率 提取收率等各项指标接近或达到国际先进水 平 柠檬酸 乳酸等有机酸和山梨醇的发展也较快 这些行业正大力加强技改 创新 以独特的工艺提高生产水平 对酶制剂的需求也逐步上升 5 5 酶制剂的发展趋势酶制剂的发展趋势 21 世纪将着眼于生物技术的发展 引导化学工业绿色革命 改造传统产业 降低能耗 治理环境 十一五 规划的目标 我国能源消耗比 十五 期间降低 20 发展燃料乙醇 生物柴油等生物能源 生物环保 生物制造等领域 加强 酶工程技术的研究开发 在酶制剂的应用领域中 关注在国民经济中占重要地 位但原料和能源消耗大 环境污染严重的造纸 纺织 制革 饲料等行业 2006 年中国酶制剂总产量约 53 万吨 目前作为食品添加剂的酶制剂品种 已有 26 种 包括糖化酶 淀粉酶 蛋白酶 木瓜蛋白酶 葡萄糖异构酶 真菌淀粉酶 果胶酶 脂肪酶 乳糖酶 纤维素酶 葡聚糖酶 葡萄糖氧化 酶 木聚糖酶等 已被广泛应用于食品加工工业 在提高产品质量 降低成本 7 节约原料和能源 保护环境等方面发挥着重要作用 我国酶制剂生产主要采用 微生物发酵法 少量酶的生产采用生物提取法 目前中国酶制剂生产企业有数 十家 十一五 期间 原有的酶制剂生产要继续提高酶活性 产品档次 加快开 发和生产特种复合酶制剂 满足各个行业的广泛需要 随着酶制剂的发展 其影响力更为提高 将对很多相关企业起到循环经济 综合利用的作用 在 十一五 期间 原有酶制剂将继续提高酶活性 创国际名 牌 加快开发和生产特种复合酶制剂 应用到造纸 饲料 环