4.6 酶的固定化技术

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1 Chapter 8 The application of enzyme 酶的应用

2 主要应用领域 轻工业食品工业饲料业医药业分析检测生物工程中的应用 其他 2

3 酶参与了生物体内所有的生命活动和生命过程 参与生物体所有生命活动 ; 清除有害物质, 起保卫作用 ; 协同激素等生理活性物质在体内发挥信号转换 传递与放大作用, 调节生理功能 ; 催化代谢反应, 建立各种各样代谢体系与代谢途径 3

4 酶是生物学有力的研究工具 基因工程工具酶 基因组学 蛋白组学 4

5 酶与工农业生产 医学实践密切联系 工业用酶 : 淀粉酶 畜牧业用酶 : 饲料用酶 医疗用酶 : 蛋白酶 检测试剂 抗病毒等新药物研发 5

6 Contents of chapter 8 1 酶在医药方面的应用 2 酶在食品工业中的应用 3 酶在轻工 化工方面的应用 4 酶在环境保护中的应用 5 酶在生物技术中的应用 6 酶在能源开发方面的应用 7 酶在分析检测方面的应用 6

7 8.1 酶在医药方面的应用 ( ) 疾病诊断 疾病治疗 药物生产 7

8 一 酶在疾病诊断方面的应用 ( 一 ) 酶法诊断 1 通过酶活力变化进行疾病诊断 2 用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断 8

9 体检表中有关酶的选项 9

10 一 酶在疾病诊断方面的应用 ( 一 ) 酶法诊断 ( ) 1 通过酶活力变化进行疾病诊断 2 用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断 10

11 苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病 11

12 一 酶在疾病诊断方面的应用 ( 二 ) 建立酶反应系统 始发反应 : 胆固醇 +O 2 胆固醇氧化酶 胆甾酮 +H 2 O 2 指示反应 :H 2 O 2 + 显色液 ( 三 ) 酶盒与酶试纸 ( 四 ) 酶管与酶柱 ( 五 ) 酶电极 过氧化物酶 色素 + H 2 O 12

13 二 酶在疾病治疗方面的应用 ( 一 ) 药用酶的治疗作用 ( ) 能够用药用酶治疗的疾病 : 1. 体内有害物质的积累引起的疾病 ; 2. 酶功能不正常 酶缺乏 酶量不足引起的疾病 ; 3. 癌细胞内异常的生化环境 ; 4. 细菌 病毒引起的疾病 13

14 二 酶在疾病治疗方面的应用 ( 二 ) 药用酶的种类 ( ) 1. 消化酶类 2. 抗炎及清淤 抗感染用酶 3. 溶纤酶类 4. 心血管疾病用酶 5. 遗传性缺陷病治疗用酶 6. 肿瘤治疗用酶 14

15 溶菌酶 15

16 二 酶在疾病治疗方面的应用 ( ) 栓溶酶类与心血管疾病 16

17 凝血酶 17

18 消化酶类 健美生消化酶 帮助肠胃蠕动 产品规格 90 片 / 瓶 食用方法 成人每日 3 片, 随主餐服用 成分 ( 每片含 ) 1) 消化蛋白质 : 木瓜蛋白酶 50 毫克 菠萝蛋白酶 30 毫克 2) 消化脂肪 : 脂肪酶 30 毫克 ; 3) 消化碳水化合物 / 淀粉 : 淀粉酶 50 毫克 ; 4) 消化乳制品 : 乳糖酶 30 毫克 ; 5) 消化纤维 : 纤维素酶 15 毫克 另含 : 能抑制过多胃酸的葡萄糖酸钙, 能缓解反胃薄荷叶 和茴香 适用人群 消化不良者 肠胃疾病患者 大病初愈者 18

19 二 酶在疾病治疗方面的应用 主要治疗类风湿关节炎 慢性多发 性关节炎 心肌梗塞 心血管病 肿瘤 患者以及放射性治疗炎症 19

20 二 酶在疾病治疗方面的应用 ( 三 ) 药用酶的新剂型及新的给药方式 ( ) 1. 载酶红细胞 2. 载酶脂质体 3. 载酶微囊 20

21 三 酶在药物制造方面的应用 ( ) 利用生物技术进行制药 提取生物体内的酶用来治疗疾病 青霉素酰化酶催化生产半合成抗生素 β- 酪氨酸酶催化生产多巴 21

22 8.2 酶在食品工业中的应用 ( ) 一 酶在淀粉加工中的应用 ( ) 1. 用于淀粉加工的酶 : α- 淀粉酶 β- 淀粉酶糖化酶葡萄糖异构酶脱支酶 22

23 8.2 酶在食品工业中的应用 ( ) 一 酶在淀粉加工中的应用 ( ) 30-40% 淀粉浆 2. 酶法生产 葡萄糖 45min α- 淀粉酶 ph6.0~6.5 85~90 糊精 48h 糖化酶 ph 葡萄糖 23

24 3. 酶法生产果葡糖浆 淀粉浆 α - 淀粉酶 糖化液 糖化酶 葡萄糖 分离纯化 40~45% 葡萄糖 45min 脱色 精制 浓缩 果葡糖浆 高果糖浆 葡萄糖异构化酶 ph6.5~7.0 60~70 果糖 42% 葡萄糖 52% 低聚糖 6% 果糖 53.5~56.5% 葡萄糖 43.5~47.5% 24

25 4. 饴糖的生产 大米或糯米粉浆 α- 淀粉酶 ph6.5~7.0 85~90 糊精 DE=15~20 饴糖 β- 淀粉酶 ph6.5~ 麦芽糖含量 60~70% 25

26 二 酶在蛋白质制品加工方面的应用 ( ) 凝乳酶 : 奶酪 乳制品 乳糖酶 : 低乳糖奶 过氧化氢酶 : 奶或奶酪中的 H 2 O 2 溶菌酶 : 杀菌作用 26

27 二 酶在蛋白质制品加工方面的应用 ( ) 蛋制品 鱼制品 肉制品 葡萄糖氧化酶 : 除去全蛋粉, 蛋黄粉或蛋黄片中的葡萄糖蛋白酶催化产生可溶性鱼蛋白粉 鱼露 ; 三甲基胺氧化酶脱腥肉类水解蛋白 嫩肉粉 明胶 保鲜剂 27

28 二 酶在蛋白质制品加工方面的应用 ( ) 28

29 三 酶在果蔬加工方面的应用 ( ) 果胶酶 果汁和果酒澄清 橙皮苷酶 防止浑浊 柚苷酶 去除苦味 果胶酶 纤维素酶 半纤维素酶 29

30 三 酶在果蔬加工方面的应用 ( ) 葡萄糖氧化酶 去除果汁 饮料 罐头食品 和干燥果蔬制品中的氧气 溶菌酶 保鲜 30

31 果菜清洗 果蔬加工 31

32 四 酶在酒类酿造中的应用 ( ) 淀粉酶 中性蛋白酶 β- 葡聚糖酶 糖化酶 霉菌酸性蛋白酶 木瓜蛋白酶 溶菌酶果胶酶 淀粉酶 酸性蛋白酶 32

33 五 酶在面包与烤焙食品制造中的应用 ( ) 霉菌中的酶 淀粉酶 蔗糖酶 蛋白酶 33

34 四 酶在改善食品的品质和风味中的应用 ( ) 洋葱风味酶 奶油风味酶 34

35 8.3 酶在轻工 化工方面的应用 ( ) 用酶进行原料处理用酶生产各种轻工 化工产品用酶增强产品的使用效果 35

36 8.3 酶在轻工 化工方面的应用 ( ) 1. 酶在原料处理方面的应用 ( ) (1) 发酵原料的处理淀粉原料处理 :α- 淀粉酶 糖化酶纤维素原料处理 : 纤维素酶含木聚糖的植物原料处理 : 木聚糖酶 (2) 酶在皮革 裘皮制造中的应用 生皮脱毛软化处理 : 蛋白酶 36

37 1. 酶在原料处理方面的应用 ( ) (3) 酶在纺织 印染工业中的应用 丝织物脱胶 : 蛋白酶 羊毛表面蛋白质处理 : 蛋白酶 织物上浆 退浆 : α - 淀粉酶 生物抛光 : 纤维素酶 牛仔裤酶法打磨 37

38 38

39 1. 酶在原料处理方面的应用 ( ) (4) 酶在制浆造纸工业中的应用纸浆的生物漂白 : 木聚糖酶 漆酶造纸机械维护 : 果胶酶办公混合废纸脱墨 : 脂肪酶 纤维素酶去除过氧化物 : 过氧化物酶 39

40 1. 酶在原料处理方面的应用 ( ) (4) 酶在制浆造纸工业中的应用 ( ) 40

41 1. 酶在原料处理方面的应用 ( ) (5) 酶在烟草原料处理中的应用硝酸还原酶 蔗糖转化酶 α - 淀粉酶 蛋白酶 41

42 2. 用酶生产各种产品 ( ) 酶法生产 L- 氨基酸 :L- 氨基酸酰化酶 酶法生产核苷酸 :5 - 磷酸二酯酶 腺苷 酸脱氨酶 核苷磷酸化酶 核苷酸磷酸化 酶 酶在有机酸合成中的应用 : 延胡索酸酶 环氧琥珀酸水解酶 42

43 2. 用酶生产各种产品 ( ) 43

44 3. 利用酶对现有产品改善 ( ) (1) 酶在洗涤剂制造中的应用 ( ) 加酶洗涤剂 : 蛋白酶 脂肪酶 淀粉酶 加酶牙膏 : 右旋糖酐酶 44

45 3. 利用酶对现有产品改善 ( ) (2) 酶在化妆品中的应用 ( ) 弹性蛋白酶 脂肪酶 胶原酶 溶菌酶 SOD 45

46 SOD 46

47 蛋白酶皮革脱毛与软化加酶洗涤剂生丝脱胶与羊毛染色 酶水解了毛根部的毛囊蛋白而使毛松动脱落 蛋白酶分解皮纤维间质中的可溶性蛋白质, 使皮纤维进一步松散软化 加速蛋白质的分解 染色温度降低 47

48 4. 酶在动物饲料中的应用 ( ) (1) 加酶饲料 : 淀粉酶 蛋白酶 脂肪酶 纤维素酶 半纤维素酶 果胶酶 棉籽酶 植酸酶 48

49 植酸酶 : 提高植酸磷的消化率, 并相应改 善钙和其它矿物元素的利用率 降低动物 粪便中磷的排放量, 有益环保 49

50 4. 酶在动物饲料中的应用 ( ) (2) 饲料酶对动物的作用 : 补充动物体内消化酶分泌不足 ; 植物细胞壁非淀粉多糖降解 ; 消炎酶 50

51 4. 酶在动物饲料中的应用 ( ) (3) 饲料酶特性和使用要求 : 添加稳定剂或进行包被等稳定性处理 ; 对不同酶选择不同包被材料 ; 水中投喂饲料中的酶制剂用不溶于水的材料包被 51

52 4. 酶在动物饲料中的应用 ( ) (4) 合理使用酶饲料添加剂 : 据使用目的 使用动物特性及日粮组成选择适宜酶 ; 所选酶制剂作用时间与使用动物消化道内环境一致 ; 饲用酶活性测定条件尽量接近酶发挥作用体内条件 ; 注意饲料加工 贮藏对酶活性的影响 52

53 8.4 酶在环境保护中的应用 环境监测 胆碱酯酶 乳酸脱氢酶同工酶 β- 葡聚糖苷酶 多酚氧化酶 亚硝酸还原酶 53

54 8.4 酶在环境保护中的应用 废水处理 过氧化物酶 固定化多酚氧化酶 : 冶金含酚废水 固定化淀粉酶 蛋白酶 脂肪酶 : 含有淀粉 蛋白质 脂肪等各种有机物质的废水 固定化硝酸还原酶 : 含硝酸盐 亚硝酸盐 的地下水或废水 54

55 8.4 酶在环境保护中的应用 可生物降解材料开发 脂肪酶 : 合成聚酯类物质 聚糖酯类物质 ; 蛋白酶或脂肪酶 : 合成多肽类或聚酰胺类物质等 55

56 8.5 酶在生物技术方面的应用 除去细胞壁 大分子切割 大分子连接 56

57 一 酶在除去细胞壁方面的应用 1. 胞内物质的提取 2. 原生质体的制备 3. 除去细胞壁时所采用的酶 : (1) 除去细菌细胞壁 : 一般用溶菌酶或溶菌酶 +EDTA 57

58 一 酶在除去细胞壁方面的应用 (2) 除去酵母细胞壁 : 主要采用 β-1,3- 葡萄糖苷酶 (3) 除去霉菌细胞壁 : 几丁质酶等多种酶混合 (4) 除去植物细胞壁, 主要用纤维素酶 半纤维素酶和果胶酶组成的混合酶 58

59 二 酶在大分子切割方面的应用 主要有 : 限制性核酸内切酶 自我剪切酶 DNA 外切核酸酶 碱性磷酸酶 RNA 剪切 酶等 59

60 三 酶在分子拼接方面的应用 主要有 :DNA 连接酶 DNA 聚合酶 反 转录酶等 60

61 现代基因工程的创始人 P 伯格 ( 美国,1926-) 在 1972 年, 把两种病毒的 DNA 用同一种限制性内切酶切割后, 再用 DNA 连接酶把这两种 DNA 分子连接起来, 产生了一种新的重组 DNA 分子, 首次实现两种不同生物的 DNA 体外连接, 获得了第一批重组 DNA 分子, 标志着基因工程技术的诞生 伯格因此获得了 1980 年诺贝尔化学奖 61

62 分 目的基因 基因载体 切 接 重组体 转 筛 62

63 分子手术刀 限制性内切酶 分子针线 DNA 连接酶 63

64 8.6 酶在能源开发方面的应用 乙醇生产 淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖 乙醇 纤维素 纤维糊精 纤维二糖 葡萄糖 乙醇 64

65 8.6 酶在能源开发方面的应用 生物柴油脂肪酶或者酯酶催化甘油酯与小分子醇类进行酯交换反应, 生成小分子的酯类混合物 生物电池 65

66 8.6 酶在能源开发方面的应用 酶电池 66

67 8.7 酶在分析检测方面的应用 1 概述 (1) 酶法检测 (2) 酶法检测的基本条件 : 1 专一性高的酶 ; 2 酶作用后物质的变化有可靠地检测方法 ; 3 必须是酶促反应 67

68 8.7 酶在分析检测方面的应用 (3) 检测步骤 1 酶反应 2 测定反应前后物质的变化 68

69 8.7 酶在分析检测方面的应用 2 单酶反应检测 1L- 谷氨酸脱羧酶 69

70 8.7 酶在分析检测方面的应用 2 脲酶 ( 尿素酶 ) 70

71 8.7 酶在分析检测方面的应用 3 胆固醇氧化酶 71

72 8.7 酶在分析检测方面的应用 4 葡萄糖氧化酶 葡萄糖 +O 2 葡萄糖酸 +H 2 O 2 72

73 8.7 酶在分析检测方面的应用 3 多酶偶联反应检测 1 葡萄糖氧化酶与过氧化物酶偶联 73

74 8.7 酶在分析检测方面的应用 2β- 半乳糖苷酶与葡萄糖氧化酶偶联 3 己糖激酶与葡萄糖氧化酶偶联 74

75 8.7 酶在分析检测方面的应用 4 酶标记免疫反应检测常用于酶标免疫测定的酶有 : 1 碱性磷酸酶 2 过氧化氢酶 75

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