生物體是一個(gè)十分復(fù)雜的生產(chǎn)機(jī)器,它生產(chǎn)有機(jī)物質(zhì)的能力令最現(xiàn)代化的有機(jī)化工廠也望塵莫及。而生物體內(nèi)維持復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)高效進(jìn)行的原因,就在于生物細(xì)胞內(nèi)具有一系列能催化生物反應(yīng)的特殊蛋白質(zhì)棗酶。生物體內(nèi)有許多酶,每種酶各盡其職,催化專一的化學(xué)反應(yīng),如脂肪酶只管分解脂肪,淀粉酶只管分解淀粉,等等!
酶工程就是利用酶的催化作用進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化,生產(chǎn)人們所需產(chǎn)品的技術(shù),是將酶學(xué)理論與化工技術(shù)結(jié)合起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)。酶工作技術(shù)的應(yīng)用范圍大致有:
(1)對(duì)生物寶庫(kù)中存在天然酶的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn);
(2)自然酶的分離純化及鑒定技術(shù);
(3)酶的固定化技術(shù)(固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù));
(4)酶反應(yīng)器的研制和應(yīng)用;
(5)與其它生物技術(shù)領(lǐng)域的交叉和滲透。其中固定化酶技術(shù)是酶工程的核心。實(shí)際上有了酶的固定化技術(shù),酶在工業(yè)生產(chǎn)中的利用價(jià)值才真正得以體現(xiàn)!
在洗衣粉中加入一些酶可大大加強(qiáng)其去污能力,這是把酶催化劑作為一種添加劑加入到產(chǎn)品中去,促進(jìn)了產(chǎn)品與作用對(duì)象的化學(xué)反應(yīng)。這種酶的作用方式較簡(jiǎn)單,只需把酶提取出來(lái),進(jìn)行濃縮,做成固態(tài)酶,與產(chǎn)品混合便可。但是對(duì)于像用葡萄糖生產(chǎn)果糖行業(yè)來(lái)說(shuō),需要用酶,而酶又不能留在產(chǎn)品中,否則會(huì)影響產(chǎn)品純度。再說(shuō),成批的反應(yīng)物中,加入的酶在反應(yīng)結(jié)束后,沒(méi)有被消耗掉,但卻失去了再被利用的機(jī)會(huì),這顯然是一種浪費(fèi)。若能夠?qū)⒚腹潭ㄆ饋?lái),不僅能使其在常溫、常壓下行使專一的催化功能,而且由于酶密度提高,使催化效率更高、反應(yīng)更易控制。固定著的酶不會(huì)跑到溶液里,與產(chǎn)物混合,這樣酶便可反復(fù)使用,從而使產(chǎn)品成本降低。因此,固定化酶技術(shù)十分重要。酶的固定方法主要有:通過(guò)非特異性物理吸附法或生物物質(zhì)的特異吸附作用將酶固定到載體表面,叫作吸附法;利用化學(xué)方法將載體活化,再與酶分子上的某些基因反應(yīng),形成共價(jià)的化學(xué)鍵,從而使酶分子結(jié)合到載體上,這種方法叫共價(jià)鍵合法,是廣泛采用的制備固定化酶的方法! ∨c固定化酶技術(shù)相配套的是酶生物反應(yīng)器。一個(gè)安裝有固定化酶材料的容器就是酶生物反應(yīng)器,它是把反應(yīng)物質(zhì)變成產(chǎn)品的重要生產(chǎn)車間,葡萄糖溶液緩緩流進(jìn)裝有葡萄糖異構(gòu)酶的生物反應(yīng)器,出來(lái)的就是比原來(lái)溶液甜的多的新液體! ∶腹こ虒(duì)醫(yī)藥、醫(yī)療方面貢獻(xiàn)巨大,F(xiàn)在,菠蘿蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶、胃蛋白酶等十幾種可以進(jìn)行食物轉(zhuǎn)化的酶都已進(jìn)入食品和藥物中,以解除許多有胃分泌功能障礙患者的痛苦,此外還有抗腫瘤的L-天冬酰胺酶、白喉毒素,用于治療炎癥的胰凝乳蛋白酶,降血壓的激肽釋放酶,溶解血凝塊的尿激酶等。另外,新型青霉素產(chǎn)品及青霉素酶抑制劑等也都是酶工程在醫(yī)藥醫(yī)療領(lǐng)域的成功應(yīng)用實(shí)例。而酶工程的發(fā)展熱點(diǎn)棗生物傳感器,將在另一個(gè)條目中詳細(xì)介紹。