穆卫涛酶制剂在生活生产上的应用.doc

1、 学号：2009025758 哈尔滨师范大学 学士学位论文 题 目 酶制剂在生产生活中的应用 学 生 穆卫涛 指导教师 唐高霞 教授副教授 年 级 2009级 专 业 生物科学 系 别 生物系 学 院 生物科学与技术学院 开题报告酶制剂是一种生态型高效催化剂，具有高效、安全、节能、生态和环保等特点,能够有效带动相关领域技术水平的提高，对应用产业开发新产品、提高质量、节能降耗、保护环境具有重要意义,酶制剂产业已经成为生物技术领域的前卫产业和21世纪最有希望的新兴产业之一. 本文介绍了我国酶制剂的现状与发展前景，并介绍了酶制剂在生产生活中的应用。我国酶制剂产品品种不断增加，但国家标准尚不健全。我国

2、酶制剂的应用领域包括发酵和淀粉糖行业、食品工业、饲料工业、纺织和洗涤行业、造纸、制革、环保和医药行业。我国酶制剂行业应加大科研投入，注意生物资源的开发，采用基因工程等新技术.去掉，不用。 酶制剂在生活生产中的应用the application of enzymes in the production and living摘要: 酶是细胞合成的一类具有高度催化活性的特殊蛋白质，由许多氨基酸组成，称为生物催化剂.酶普遍存在于动、植物和微生物中，通过采取适当的理化方法，将酶从生物组织或细胞及发酵液中提取出来，加工成具有一定纯度的生物制品,就是酶制剂。摘要内容多，去掉这一部分。本文介绍了我国酶制剂的现

3、状与发展前景，并介绍了酶制剂在生产生活中的应用。我国酶制剂产品品种不断增加，但国家标准尚不健全。我国酶制剂的应用领域包括发酵和淀粉糖行业、食品工业、饲料工业、纺织和洗涤行业、造纸、制革、环保和医药行业。我国酶制剂行业应加大科研投入,注意生物资源的开发,采用基因工程等新技术.This paper introduces the present situation and the development prospects of enzyme preparation in our country， and introduces the application of enzymes in the pr

4、oduction and living.In China, the varieties of enzyme preparation continuously increased, but the state standards for enzyme preparations were not perfect yet. Applications of enzyme preparation in China include fermentation and starch sugar industry, feed industry textile and food industry washing

5、industry, paper making leather making, environmental protection and the pharmaceutical industry。Chinas enzyme preparation industry should increase investment in scientific research， pay attention to the development of biological resources， adopt new technologies such as genetic engineering.本文为互联网收集，

6、请勿用作商业用途本文为互联网收集，请勿用作商业用途 关键词: 酶制剂 发展前景 应用 enzyme preparation future development application 1. 现状1 现状 我国的酶制剂工业起步于1965年，经过半个多世纪的迅猛发展，工业酶制剂及相关产业已成为当今我国最大的非医药生物技术应用领域之一.酶制剂企业也由刚开始的只重视生产开发的模式逐渐向生产和应用双向开发的模式转变。进入21世纪后，基因工程、蛋白质工程与生化工程的飞速发展为酶制剂工业的生产、应用和技术开发提供了技术支持,我国酶制剂在产量、质量、品种和生产技术等方面都有了极大的提高，大大缩小了与发达国家

7、的差距1.1.1酶酶前空一格制剂产量逐年增加 1965年我国第一家酶制剂企业在无锡市建立，开始了中国酶制剂产业的发展历程。1977年我国酶制剂产业初具规模，年产量只有4000吨.1977-1985年酶制剂产量增加比较平稳,由0. 4万吨增加至2。4万吨,增长6倍.随着我国国民经济和科学技术的快速发展，以及国外先进技术的引进和消化吸收，我国酶制剂产业在近20年得到了快速发展2。1990年我国酶制剂产量达到20万吨加，号2001年达到2万吨加，号估计2006年我国的酶制剂产量可达到55万吨左右。1。2酶酶前空一格制剂品种不断增加 1965年我国生产的酶制剂只有中温淀粉酶1个品种，1977年有3个酶

8、系，以淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶三大酶系为主，具体品种有糖化酶， 7658中淀粉酶, 1398蛋白酶, 209蛋白酶， 166蛋白酶, 3942蛋白酶， 3350酸性蛋白酶, 289蛋白酶、中性脂肪酶、固定化葡萄糖异构酶、果胶酶等川.1979年中科院微生物所成功研制出UV-II糖化酶新菌种,发酵酶活活力可达4000u /ml以上3。“八五”期间又与国外公司合作生产了耐高温淀粉酶、高转化率糖化酶，使我国糖化酶和高温淀粉酶的发酵水平接近了发达国家的水平。此后，又增加了I葡聚糖酶、异淀粉酶、碱性脂肪酶、啤酒用复合酶、纤维素酶, 乙酞酰乳酸脱梭酶、葡萄糖氧化酶以及饲料用复合酶等品种。随着近两年酶制剂在纺织

9、行业和饲料行业的应用开发，果胶酶、木聚糖酶、植酸酶、甘露聚糖酶等新酶种相继开始工业化生产。目前，国内已能生产20多个品种的酶制剂.2.发展前景2 发展前景 酶制剂的发展与经济发展水平成正比，我国正处在经济高速发展时期，几年时间里我国的酒类、淀粉糖、果汁类、肉类、饲料、纺织等产业都已跃居世界前列，这些传统产业的技术改造都涉及到相关酶的应用。在以传统发酵技术和现代生物技术所形成的生物产业中，酶以及酶利用产品占全部市场额的22%。随着近两年来燃料乙醇、淀粉糖产业的迅速崛起，预计未来几年酶制剂的产销量增长速度会更快4。酶制剂是一种生态型高效催化剂，具有高效、安全、节能、生态和环保等特点，能够有效带动相

10、关领域技术水平的提高，对应用产业开发新产品、提高质量、节能降耗、保护环境具有重要意义，酶制剂产业已经成为生物技术领域的前卫产业和21世纪最有希望的新兴产业之一。3. 应用3应用 3。1 酶制剂在生活中的应用 3。1.1 酶制剂在酱油酿造中的应用 酱油酿造中大豆蛋白降解主要是蛋白酶作用，为了使大豆蛋白更好降解以增加酱油风味,首先在酱油酿造中提高蛋白酶活力，其次为了使大豆蛋白从组织中充分裸露需要破坏原料细胞壁，纤维素酶能使细胞壁内包裹的蛋白质和淀粉释放出来，提高原料利用率,同时也可将部分纤维素降解为葡萄糖，改善酱油口感5。70年代四川大学、上海工业微生物研究所进行了添加纤维素酶在低盐固态发酵法酿制

11、酱油中的生产性试验，蛋白质利用率明显提高；近年来黑龙江省轻工业研究所试验了在酱油成曲中添加纤维素酶制剂，生产性试验表明添加纤维素酶制制剂全氮利用率达到74.4在原基础上提高8。6%，同时增加了酱油中的还原糖和色度，改善了酱油风味.3。1。2 酶制剂在冰淇淋中的应用字体 传统冰淇淋是一种以饮用水、食糖、食用油脂、乳、鸡蛋等为主要原料，添加适量增稠剂、增味剂和其它辅料，经混合、杀菌、搅打冻结而成的软质或半软质，且有一定膨胀率的食品.目前人们对冰淇淋的要求已从传统的解渴型向营养保健型方向转变,这导致了近年来酶制剂开始应用于冰淇淋。尤其是近年来的科学研究发现，超氧化物歧化酶能有效清除人体的活性氧自由基

12、，抑制过氧化脂酶的产生，提高人体自身的免疫能力6。在冰淇淋中应用超氧化物歧化酶，既能保持超氧化物歧化酶的原有结构及理化性质，又能提高冰淇淋的抗氧化能力，两者的适用性为超氧化物歧化酶的应用开辟了一个新领域.3.1.3 酶制剂在软饮料加工中的应用从20世纪70年代起，对苹果和梨果浆的酶解进行了大量研究，1983年我国推出了处理各种水果的酶制剂，现已广泛使用酶制剂处理水果，其优点已得到证实。用于果浆处理的酶统称为果浆酶，它属于果胶酶、半纤维素和纤维素酶类。该酶的作用底物是植物的细胞壁，使果浆和植物物料的粘度降低，从而可使出汁能力提高50或更多。使用该酶的主要优点是：提高了出汁率和压榨能力，使设备更易

13、清洁，节约了水电和蒸发费用7。3.1。4酶制剂在冰冻蔬菜汁加工中的应用在加工胡萝卜、红色甜菜、芹菜等蔬菜汁时,使用外加的酶制剂，主要是通过溶化水不溶性的果胶，从而得到更均一的产品，这种加工方法更容易、更新颖。在胡萝卜汁的提取过程中，使用选出的浸出酶，可以由细胞壁溶出本来不溶的胶体,从而降低胡萝卜汁的粘度，收到最佳的浸出效果。在生产红色甜菜汁时，在很大程度上是为了获得较高色素含量的产品.果浆酶和果汁酶能使加工更有效，有更高的浸出得率，使产品的颜色更好,且提高了加工处理能力8。3.1。5酶制剂在啤酒酿造中的应用黑体小四 酶制剂最早用于啤酒生产,在啤酒酿造中添加。一淀粉酶使其较快液化以取代一部分麦芽

14、，车甫料增加而成木降低，特别对麦芽糖化力低,在辅助原料使用比例较大的情况下使用。一淀粉酶和淀粉酶协同麦芽糖化，可以弥补麦芽酶系不足，增加可发酵糖含量，提高麦汁率9。 啤酒中双乙酞酰含量与啤酒发酵时间及风味关系密切.双乙酞酰是由酵母繁殖时生成的。一乙酞乳酸和.一乙酞轻基酸乙酰羟基酸氧化脱竣羧而成.目前,在啤酒生产中为降低双乙酞含量，采用添加。一乙酞乳酸脱竣酶将。一乙酞乳酸直接转化成竣基J酮，以此缩短发酵周期，减少双乙酞含量。此酶可在冷却麦汁中与酵母同时加入，用量为2 mg/kg左右10。错得太多，查资料重写。某些酶制剂具有较高的失活条件，如啤酒经过60杀菌后其术木瓜蛋白酶仍具有活性.啤酒中加入术

15、瓜蛋白酶能水解啤酒中的蛋白质，提高啤酒澄清度，还能使啤酒产生更多的多肤肽及氨基酸，增加啤酒泡沫并改善口感。另外,在啤酒生产过程中，防杂菌污染也十分重要。杂菌中乳酸杆菌占66%采用高效溶菌酶可有效地抑制并杀灭有害杂菌.溶菌酶是一种催化革兰氏阳性菌细胞壁中的肤多糖水解酶，它可破坏细菌的细胞壁,使细胞溶解死亡，在纯生啤酒生产中表现良好口。此外，随着酶制剂生物技术的发展与工业生产应用的提高，目前在啤酒生产中己采用各种性能的复配酶，由于复配酶具协同与互补作用，且操作方便，可以提高产品得率和产品质量11。3。1.6酶制剂在食品保鲜中的应用 酶法保鲜原理是利用酶的催化作用，防II。止或消除外界因素对食品的不

16、良影响,从而保持食品原有的优良品质。目前应用较多的是葡萄糖氧化酶和溶菌酶保鲜技术。葡萄糖氧化酶（Glue ose oxidase）在食品保鲜与包装中表现突出的作用是除氧，延长食品保质期。很多食品,尤其生鲜食品，其贮藏或加工过程中氧的存在使其保鲜效果受到很大影响，除氧是食品贮藏过程中不可缺少的手段。利用葡萄糖氧化酶除氧是一种理想的方法，葡萄糖氧化酶具有非常专一性理想的抗氧作用，它可预防和阻II.氧化变质的发生与发展12.如在啤酒加工过程中加入适量的葡萄糖氧化酶可以除去啤酒中的溶解氧和瓶颈氧,阻II。其氧化变质。葡萄糖氧化酶又具有酶的专一性，不会对啤酒中的其他物质产生作用。因此葡萄糖氧化酶在防II

17、.啤酒老化，保持啤酒风味，延长保质期方面表现出显著的效果。有研究表明,在果汁加工生产过程中添加葡萄糖氧化酶能将溶解氧迅速降低到10以下，从而显著地保护柑橘果汁中的L一抗坏血酸。国外己采用各种不同的方式应用于茶叶、冰淇淋、奶粉等除氧包装或罐头产品生产中13.3.2 酶制剂在生产上的应用3。2。1酶在生物制浆方面的应用 生物制浆主要包括化学法制浆和机械法制浆。生物化学法制浆是指通过生物方法对木片进行预处理，以减轻木片成浆的蒸解度，减少蒸煮化学药品的用量,降低碱回收强度、减少漂白化学药品用量,以及降低漂白废液的污染负荷等14。当今，生物化学制浆的研究已发展到中试和工业化规模，而且预处理方法从菌的预处

18、理转向采用酶进行预处理,这是因为菌不如其产生的酶稳定和对环境的适应性好15。经过酶制剂处理的植物纤维原料，白皮机械生物法制浆的结果表明,和对照浆相比，纤维素的脱除率略高，果胶脱除率略低、木素脱除较高、戊聚糖得到保留更多，而且成浆周期明显缩短。在相同的工艺条件下对常规化学法制浆和酶法化学制浆进行比较实验得出:聚木糖酶的预处理明显提高麦草的脱木素程度，纸浆的卡伯值降低两个单位,蒸煮的用碱量减少，纸浆得率有所提高。与常规的化学法制麦草浆相比，酶制剂处理的化学麦草浆的物理强度和光学性能都有明显改善。因此，聚木糖酶预处理可以改善原料的制浆性能、减少能耗16。 3.2.2酶制剂在生物漂白技术方面的应用 生

19、物漂白是利用微生物菌或酶制剂与纸浆中的某些成分作用，然后进行脱木素或使其有利于脱木素，从而改善纸浆可漂性，提高纸浆白度的过程。生物漂白可节省化学漂剂，改善纸浆性能，减少漂白污染17. 目前，用于纸浆漂白的酶制剂主要有两大类:半纤维素酶和木素降解酶。半纤维素酶是指聚木糖酶和聚甘露糖酶;木素降解酶主要包括漆酶、过氧化物酶和锰过氧化物酶18。20世纪80年代，制浆造纸工作者对聚木糖酶辅助漂白进行了广泛而深入的研究，并取得大量的研究成果:无论是阔叶木浆、针叶木浆、竹浆、草浆，还是硫酸盐浆、其他化学浆和化学机械浆,无论是与传统的有氯漂白，还是与先进的无氯漂白相结合，聚木糖酶的助漂作用都能促进浆中残余木素

20、的降解，进一步提高木素的脱除程度、漂后纸浆的白度和稳定性，同时减少后续漂白段漂剂的用量,从而减轻纸浆漂白对环境的污染19。3。2.3 酶制剂在洗涤剂中的应用 目前使用在洗涤剂中的酶制剂共有四大类，蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。它们有着对污垢的特殊的去除能力,并且在洗衣粉的配方中具有成本的较小增加而效果的极大提高的特性,尤其是在现代表面活性剂技术没有大的突破时,酶制剂和其它的一些小料已成为众多的洗涤剂生产厂商提高其产品档次和质量的重要手段20。因此在很短的时间里酶制剂就很快地进入了洗涤剂行业。据不完全统计，在西欧90以上的洗涤剂含有酶制剂,甚至在东南亚加酶粉的比例也达到75%以上，而在国内加

21、酶粉的比例还很低，正因为如此国内加酶粉发展潜力还是非常广阔的.3。2.4 酶制剂在饲料加工中的应用 目前世界上生产用酶多达900多种，饲料用酶近20种，其中木聚糖酶p一葡聚糖酶、植酸酶以及一半乳糖昔苷酶、p一甘露聚糖酶、蛋白酶达到以下几个目的消除饲料中的抗营养因子，如植酸酶和半纤维素酶可降解饲料中的植酸、木聚糖和葡聚糖等,补充动物内源酶，如蛋白酶、脂肪酶等.我国是一个养殖大国，在我国养殖业中推广应用这些新产品有着更为重大的意义21。其一，可以缓解饲料资源短缺。我国养殖业产品的产需处于刚性增长的态势，到2020年，饲料需求量预计将达4亿吨，饲料粮缺日将逐渐增加，通过饲料用酶的应用可消除饲料粮中的

22、抗营养因子，提高饲料利用率，节约饲料资源。第二，减轻环境污染。应用酶制剂可大大减少畜禽排泄物中的有机物、氮、磷等的排出量，从而大幅度减少它们对土壤和水体环境的污染。第三，提供更为安全的动物产品。酶本身是一种蛋白质，是由生物产生的天然产物,无任何毒副作用、无残留,已被公认为“绿色”添加剂，另一方面，它还具有控制、预防动物疾病，改善动物健康的作用。通过在饲料中应用酶制剂而减少抗生素等对人体有害的饲料添加剂的使用，对获得优质、安全的动物产品有重要意义22。3.酶制剂在纺织工业的应用3 酶制剂在纺织工业的应用 纺织工业是我国的传统产业和支柱产业,也是污染非常严重的工业,尤其是在印染加工过程中，传统工艺

23、耗费大量的水和化学品，不仅耗费资源，同时还造成环境污染，破坏生态平衡。纺织品染整加工中，经过氧化氢漂白后进入染色步骤,染浴中若存在过氧化氢，会造成对氧化敏感的活性染料褪色,即使染料分子较小的改变都会导致色泽的消失.由于严格的质量要求，染色织物上有微小的色泽改变，在商业上都不能接受.因此漂白过程一旦结束，为保证后道染色的安全性,必须将氧漂后残留的过氧化氢去除干净,以避免在其后的染色过程发生问题.传统工艺采用水洗或化学还原剂去除过氧化氢，需多次升温、洗涤，并可能带入有毒和难降解的物质。使用过氧化氢酶去除过氧化氢反应速率非常快:在最适条件下，在染整工艺中使用过氧化氢酶替代多次清洗及化学还原剂去除漂白

24、液中残留的过氧化氢，具有很大的经济优势和环保优势23.4. 总结 酶制剂产业是当今中国最具发展潜力的新兴产业之一，随着基因工程、细胞固定化技术等的发展，酶工程技术在生产生活中将有着更广阔的应用前景.今后重点加强对已经获得小试和中试成果的酶工程技术工业实用化研究。加速推广酶法生产技术,完善酶反应器结构，提高企业生产能力,创造更多的效益。参考文献:1程池.，中国酶制剂产业化现状与发展前景:，2002年中国酶制剂 ，生产与交流人会技术文集 C。，2002 310。2王加勤.我国酶制剂行业的发展与应用前景J。酶制剂通讯,1997，(4）： 148-1553胡学智.酶制剂工业生产和应用现状J酶制剂通讯，

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