酶耦合的研究进展讲解
酶耦合的研究进展
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酶与其他技术的耦合 包括酶和另一种非酶物质的耦合、酶和化学的耦合、酶和发酵的 耦合等。 程咏梅等发现了一种催化效率较高的消旋催化剂——CD550 树 脂, 其与脂肪酶耦合可成功催化1-苯乙醇的动态动力学拆分(DKR).该 树脂60 ℃下可将100 mmol/L (S)-1-苯乙醇于1.5 h 内完全消旋. 当其 应用于1-苯乙醇的DKR 反应时, 通过采用结构较复杂的邻苯二酚二乙 酸酯、间苯二酚二乙酸酯、3,5-二甲基苯酸乙酸酯作为酰基供体, 可 有效抑制树脂催化的底物无选择性转酯化, 极大提高底物转化率和产 物ee 值.（2010） 徐晓滢等在实现高效D-海因酶固定化的基础上，提出了利用耦 合原位分离技术制备N-氨甲酰-D-苯丙氨酸的方法，并通过对反应条 件的摸索，证实了该方法能有效提高混旋底物的生物转化，在底物溶 液浓度为1 g· L· 1 时，24 h 转化率可达62. 725%，较采用单一固定床 酶转化体系的转化率提高了89. 3%。（2007，该反应分离耦合方面 的研究在国内外还是空白）
行联合应用，或一种酶与另一种非酶物质的联合应用，以改变单酶催 化低效率问题，同时增加其他反应功能，以提高反应作用，而广义上 还包括酶和化学、发酵的联合以简化工艺、酶的不同固定化技术之间 的耦合以解决酶和载体结合不牢固，容易脱落等问题的一种技术。
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三、酶耦合的分类
酶固定化技术的耦合
（1）吸附- 交联
利用两种或两种以上胶体耦合包埋技术能解决单一凝胶包埋机械 强度不好或不易成型的问题，如，周爱梅等发现明胶和卡拉胶具有协 同作用，它们之间的耦合能够降低明胶的使用量，并提高机械强度。
酶膜耦合制备高活性ACE抑制玉米肽及结构研究
活性肽 具 有 易 消化 吸 收 、 抗疲 劳 、 氧 化 、 高血 压 抗 抗 和促进 肠道益 生菌 的生 长 等生 物活性 。 高血压疾 病 是 目前 世 界上 死 亡 率 最 高 的 疾病 ，
因此 预防 和 治 疗 高 血 压 疾 病 一 直 是 人 们 关 注 的 热
业化生产提供依据 ， 并使其 附加值 大大提 高 。
ｔ ｔｔ ｇｐｐｉｅ ” 后 来 发 现 肽类 也 能 抑 制 血 管 紧 ｅ ｉｉ ｅｔ ） ， ｎ ａｎ ｄ 张素转 化酶 （ Ｃ 而具有 降压作用 ；ｕ Ａ Ｅ） Ｓｈ等 从 玉米
黄粉中分离 出序列 为 Ｐｏ ｅ —Ｇｎ— ｙ —Ｔｒ的一 ｒ —Ｓｒ ｌ Ｔ ｒ ｙ 种膜结合蛋 白肽 ， 为 １０ｏ ｏ ／Ｌ ＳＹ ｎ Ｉ 。 ０ ， ｌ ； ａｏ等 在 ｃ ｍ 此基础上 又分离 出 ３ ０余种玉米短肽 ， 具有 较低的 Ｉ卯 ｃ
制备 高活性 ＡＣ Ｅ抑 制玉米肽 ， 察 了该 制备过 程 中产 品 的质 量和 稳定性 ， 考 比较 了不 同分子质 量级分 玉米肽 的
Ａ Ｅ抑 制活性 ， Ｃ 以及采 用 Ｈ Ｌ Ｐ ｃ—Ｍ ／ Ｓ ＭＳ对几 种 玉米肽 的结构进 行 了解析 。结果显 示： 连 续制备 ５ｈ内， 在 所
一
现水解 物在线膜分离 ， 同时提 高生 产效率 和稳定 产 品 质量 。我国在 这方面 也开展 了一些 研究 工作 ， 如采用
超滤技术分 离大豆肽 、 动态膜分 离式 酶反应 器连 ｊ将
直是功 能食 品 中的 研究 热 点 ， 大量 研 究 证 实生 物
续操作成 功地 用 于生 物酶 法 降解菊 粉 生产 果 糖工 艺 中 ］ 。本研究 利用酶解 一 膜分离耦合技术制备高活性 Ａ Ｅ抑制玉米肽 ， 其 中 ３种 以前未 报道过 玉米肽 Ｃ 并对
酶催化合成技术的研究进展
酶催化合成技术的研究进展酶催化合成技术是一种利用酶作为催化剂，以生物体内代谢反应为模板，通过改变反应条件，合成所需目标化合物的技术。
相对于传统化学合成技术，酶催化合成技术具有环境友好、反应速度快、产物高纯度等优点，因此近年来受到了广泛关注和应用。
一、酶催化合成技术的发展历程酶是一种天然的催化剂，它可以在生物体内催化各种生物化学反应。
早期的酶催化合成技术以天然酶为催化剂，但天然酶在各种反应条件下的催化效率和稳定性都有限，因此人们开始研究改性酶作为催化剂。
20世纪50年代，人们开始探索酶的改性和固定化技术，通过化学修饰、植物提取物等方法改变酶的性质，提高酶的催化效率和稳定性。
80年代末开始出现了基于DNA重组技术和蛋白质工程的酶改造技术，可以通过改变酶的基因和蛋白质结构，获得具有更优异催化性质的人工酶。
二、酶催化合成技术的应用酶催化合成技术已经广泛应用于食品、医药、化学等领域。
以下介绍其中几个典型应用案例。
1.食品领域酶催化合成技术在食品工业中的应用非常普遍，如面包的酶解改良剂、果汁的果胶酶、乳制品的凝血酶等。
其中，蛋白酶作为一种生产和加工肉制品的重要酶类，具有降解肌肉蛋白质、增强肉质弹性等作用。
2.医药领域酶催化合成技术在医药领域的应用也很广泛。
例如，利用酶催化技术可以制备具有高效活性和高稳定性的药物前体和中间体，同时也可以提高药物的口感和溶解度，增加药物的生物利用度。
3.化学领域酶催化合成技术在化学领域中的应用主要体现在有机合成中。
例如，以肝细胞色素P450等氧化酶为催化剂，可以催化一些具有难以合成的手性化学物质，提高产物的立体选择性和产率。
三、未来的发展趋势酶催化合成技术的研究已经取得了巨大的进展，但同时也存在一些难以克服的瓶颈问题。
比如酶的稳定性、催化效率、特异性等问题。
未来的研究方向主要有以下几个方面：1.开发新的酶催化剂，并改进已有的酶催化剂，以提高酶催化合成技术的响应性和稳定性。
2.引入生物信息学、材料科学、化学工程和微生物学等学科的交叉应用，以提高酶的利用效率和性能。
酶学研究的新进展
酶学研究的新进展酶学研究是生物学领域中广泛关注的领域之一，主要研究酶的结构、功能、机制和应用等方面。
随着科技的不断发展，酶学研究也在不断深入，近年来出现了一些新进展，本文将对其进行探讨。
一、酶的结构酶作为生物催化剂，其结构对其功能起着极其重要的影响。
在过去的研究中，科学家们主要通过X射线衍射、核磁共振和电子显微镜等手段研究酶的空间结构和三维构型。
但这些方法也有很多限制和局限性，如X射线衍射需要大量的蛋白质，而电子显微镜需要蛋白质晶体的平面性。
因此，科学家们开始采用先进的技术，如单分子荧光显微镜、原子力显微镜等，从单个酶分子的角度来研究其结构。
这些方法不仅可以提供更高分辨率的图像，还可以揭示酶的动态变化和功能机制。
二、酶的功能酶的功能机制一直是研究的热门话题之一。
目前，人们对酶的催化机制已经有了很深入的认识，其中一些关键性质可以通过计算机模拟进行研究。
人们已经成功地对很多酶类进行了全原子分子动力学模拟，可以从原子的角度上研究酶的催化反应机制和反应速率的变化。
此外，人们还发现，激光可以作为一种有益的工具来帮助观察和控制酶催化反应。
比如，在低能级的激光照射下，科学家们发现某些酶类可以发生同位素交换反应，从而揭示了其催化原理。
三、酶的应用酶的应用是酶学研究的一个重要方面，包括生物制药、食品工业、污水处理和生物传感器等。
在生物制药中，酶作为制药中间体的合成催化剂，可以诊断和治疗疾病。
在食品工业中，酶可以用来改善食品质量和口感，促进食品科技的发展。
在污水处理中，酶可以分解有毒有害物质，改善水质。
在生物传感器中，酶可以作为检测生物分子的重要组成部分，用于医学和环境监测等领域。
结语总之，随着科技的不断发展，酶学研究还有很大的发展空间。
未来的酶学研究将更加注重从微观角度出发，研究单个酶分子的结构和功能，同时结合分子设计、分子动力学模拟和新型材料等方法来研究酶的应用。
预计未来几年内，酶学研究降低成本，提高效率和安全性的新技术将不断涌现，从而推动酶学研究的进一步发展。
酶催化过程的研究进展与应用展望
酶催化过程的研究进展与应用展望酶催化是当今生命科学中备受瞩目的领域之一。
酶可以在体内促进代谢、合成、降解等生物化学反应，是维持生命正常运转所必不可少的分子。
然而，酶的催化机理一直以来都是一个难以解决的问题。
随着技术的提高，酶催化过程的研究也在不断深入，展现出广泛的应用前景。
酶催化的研究历程随着分子生物学的发展，人们对于酶催化机理的认识也越来越深入。
20世纪初，荷兰化学家齐格蒙德在其研究中发现了酶对于化学反应速率的加速作用，并且假设酶可以在反应物分子之间进行“拼装”和“拆卸”操作。
随后在20世纪50年代，林纳斯·鲍林和黛安·斯蒂恩茨等科学家们提出了蛋白质的立体结构对其催化功能的影响假说，进一步推动了酶催化机制的研究。
近年来，随着高分辨率技术的兴起，人们对于酶催化机理的认识也变得更加清晰。
例如，科学家们利用X射线晶体学技术，成功解析了一系列酶与受体结合状态下的三维空间结构，揭示了酶催化过程中的新颖机理。
同时，进一步的定量动力学研究展示了生物催化反应中，酶分子大小和形状对其效率的影响。
酶催化的应用前景由于酶催化反应可以在细胞内外发挥作用，其应用领域非常广泛。
在工业生产中，酶催化反应可以替代某些传统的化学合成方法，制取特殊化合物、抗生素和其他生物活性物质。
此外，在医药领域，酶的催化作用也成为了很多药物的设计原则。
例如，在制备抗癌药物方面，酶的选择性和高效性可以有效提高原料利用率、减少毒副作用，并保证反应产物的纯度和安全性。
在食品工业中，酶催化也广泛应用。
例如，在啤酒酿造中，科学家们将木质素酶引入生产中，使得麦芽中的蛋白质和多糖得到了更好的分解，从而生产出更加口感柔和的啤酒。
而在食品加工和保鲜领域，酶的应用同样得到了广泛的推广和应用，如制作果酱、果汁等。
此外，酶催化技术在环境保护、能源开发等方面的应用也日益成为了研究热点。
例如，利用酶催化反应可以高效、低成本地分解污染物和废弃物，使其变得环境友好，并为再利用提供了可能。
生物酶工程的新进展博士生研究酶的催化机制与应用
生物酶工程的新进展博士生研究酶的催化机制与应用生物酶工程的新进展博士生研究酶的催化机制与应用随着科学技术的不断进步和人们对疾病治疗的需求日益增长，生物酶工程作为一门交叉学科逐渐崭露头角。
作为博士生，深入研究酶的催化机制和应用，对于推动生物酶工程的发展具有重要的意义。
本文将介绍生物酶工程领域的新进展，重点聚焦酶的催化机制和应用。
一、生物酶工程研究的背景和意义生物酶工程是将生物工程与化学工程相结合，利用酶这种天然催化剂来进行工业生产。
与传统化学合成方法相比，生物酶工程具有优势明显，包括高效性、高选择性、环境友好等。
酶的催化机制和应用研究对于提高生物酶工程的效率和可持续发展至关重要。
二、酶的催化机制研究酶的催化机制是生物酶工程研究的核心内容之一。
在过去的几十年中，科学家们通过实验和计算模拟等手段，对酶的催化机制进行了深入探究。
研究结果表明，酶的催化作用主要包括亲和作用、识别反应物和产物分子、催化过渡态形成和产物释放等过程。
近年来，以结构生物学为基础的研究方法取得了重大突破。
通过对酶蛋白的晶体结构进行解析，科学家们能够更加直观地观察到酶与底物之间的相互作用。
此外，计算模拟和大规模的计算方法的应用也为酶的催化机制研究提供了新的途径。
这些新进展有助于更好地理解酶的催化机制，为设计和合成高效酶催化剂提供了理论基础。
三、酶的应用研究酶的应用是生物酶工程的核心内容之一，也是博士生研究的重点。
酶在医药、食品、环境等领域具有广泛的应用前景。
例如，酶可以作为药物合成的有效催化剂，用于制备抗癌药物等。
此外，在食品工业中，酶可以用于面包、啤酒等食品的生产过程中，提高产品质量和生产效率。
近年来，随着基因工程和蛋白工程技术的快速发展，酶的应用研究进入了一个全新的阶段。
科学家们通过改造酶的基因序列，成功地构建了许多具有特殊功能的新型酶。
这些新型酶不仅具有传统酶的催化能力，还具有其他优异性能，如热稳定性、耐酸碱性等。
这些新进展为酶的应用提供了更多可能性。
酶反应精馏耦合技术研究进展
be considered. In the future, the strengthening research can be carried out from the research system, enzyme
Materials Science, Tianjin University of Science & Technology, Tianjin 300457, China)
Abstract: Enzymatic reactive distillation which combines the enzyme-catalyzed reaction with distillation process
基金项目：国家自然科学基金项目(21808037)
引用本文：王清莲, 王晓达, 王红星, 黄智贤, 叶长燊, 邱挺 . 酶反应精馏耦合技术研究进展[J]. 化工学报, 2020, 71(1): 122-137
Citation：WANG Qinglian, WANG Xiaoda, WANG Hongxing, HUANG Zhixian, YE Changshen, QIU Ting. Recent developments in enzymatic reactive
Key words: enzyme; catalysis; reactive distillation; process intensification
收稿日期：2019-10-23
酶催化合成方法的研究与应用
酶催化合成方法的研究与应用酶是一类生物大分子催化剂，其分子结构具有高度的特异性，可以催化各种化学反应，且催化活性极高，是一种非常有效的合成方法。
在化学合成中，酶催化合成方法已经被广泛应用，可以用于制备药物、食品添加剂、化妆品等，具有良好的应用前景。
本文将探讨酶催化合成方法的研究进展和应用。
一、酶催化合成方法的原理酶催化合成方法的原理在于酶催化剂具有高度的特异性，可以选择性地作用于反应物，使得反应速率大大提高。
酶催化反应速率高、催化效率高，不仅可以降低反应温度和反应时间，还可以避免产生副反应和废物。
酶催化反应是一种无机催化反应，其与生物体内的酶催化反应是相似的。
酶催化剂是一种高度选择性的催化剂，作用在反应物上，使得反应物基团与催化剂基团相互作用，形成酶反应复合物，随后发生催化反应，生成产物，最后释放产物和酶催化剂。
酶催化反应的速率由反应物的浓度、温度、反应介质及酶催化剂的浓度等因素决定。
二、酶催化反应的主要类型酶催化合成方法包括酶催化酯化反应、酶催化氨基化反应、酶催化糖化反应、酶催化加氢反应、酶催化氧化反应等多种类型。
其中，酶催化氨基化反应是一种重要的合成方法，可用于制备芳香族胺类化合物和过渡金属络合物等。
三、酶催化合成方法的应用1. 药物合成酶催化合成方法在药物合成中应用广泛，可以制备出一系列原料药和生物药物。
例如，青霉素合成中采用的β-内酰胺酶催化反应和丝氨酸类抗生素合成中采用的乳酸脱氢酶催化反应。
2. 食品添加剂合成酶催化合成方法可以制备出一系列食品添加剂，如葡萄糖酸钠、麦芽糖酶等。
此外，酶催化合成方法还可以制备出乳、奶酪、香肠等食品，提高食品品质和降低生产成本。
3. 化妆品合成酶催化合成方法可以制备出一系列化妆品，如植物提取物、胶原蛋白、角鲨烷等成分。
酶催化合成方法不仅能够提高产品品质，还能减少有害物质的使用，增强产品的营养成分。
四、酶催化合成方法的研究进展随着生物技术和合成技术的发展，酶催化合成方法正走向成熟和完善。
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三、酶耦合的分类
酶固定化技术的耦合 （1）吸附- 交联
吸附载体富含氨基或羟基，酶通过物理吸附或离子吸附作用与 载体结合，结合力比较弱，在高离子强度和高p H值下，容易解析造 成酶的泄漏，一般不单独使用。吸附- 交联法是目前使用较多的耦合 方法。
Vemuri G 等研究发现蛋壳吸附，戊二醛交联固定化脂肪酶的方 法机械强度好，能够抵挡较强的剪切力，比海藻酸包埋法更适合于催 化搅拌罐中的油脂反应，能重复使用8 批次。吸附介质和一些添加剂 对酶有保护作用，能够降低交联的激烈程度.
酶耦合的研究进展
内容
酶耦合的研究背景 酶耦合的定义 酶耦合的分类 酶耦合的应用研究进展
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一、酶耦合的研究背景
酶应用的发展背景
自从人类发现酶具有高效的催化活性以来，就不断的研究酶的结 构、作用机理、并试图进一步对酶进行改善以获得更高的催化活性， 其中的技术包括酶的修饰、酶的定向进化、甚至是人工合成所需酶类， 而酶的固定化也由此而因应而生。但这些技术只仅仅集中于单个酶分 子的基础上，并且在运用上也不断暴露一些问题，因此有得学者逐渐 开始着眼于酶耦合技术方面上，起初研究是有关酶固定化技术的耦合， 而最近人们也开始尝试将两种或两种以上的酶耦合进行催化，另外有 得学者将酶耦合的概念延伸，将酶与化学、酶与发酵等进行耦合应用， 拓展了酶耦合的应用范围，酶耦合概念的提出和应用不仅解决了单酶 催化的一些局限性问题，更在手性分子的拆分，生物转化的应用领域 上取得良好进展，同时也简化了生产工序，提高了生产效率。
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二、酶耦合的定义
耦合：
指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧 密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象； 概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量 度。其一般用在通讯、软件等工程方面。
酶耦合：
狭义上是指将两种或两种以上的酶通过固定化技术或其他方法进 行联合应用，或一种酶与另一种非酶物质的联合应用，以改变单酶催 化低效率问题，同时增加其他反应功能，以提高反应作用，而广义上 还包括酶和化学、发酵的联合以简化工艺、酶的不同固定化技术之间 的耦合以解决酶和载体结合不牢固，容易脱落等问题的一种技术。
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（3）包埋固定化与其他方法的耦合
包埋法是固定化酶比较方便的方法，条件温和，基本上不会改变 酶的结构，细胞也不容易脱落，但主要存在机械强度差、酶易泄漏和 传质阻力较大。耦合固定化技术能够很好地解决这两个问题，
王康等用海藻酸钠和壳聚糖固定化脂肪酶，将其应用于有机相的 反应，提高固定化酶的包埋率和稳定性，并且由于壳聚糖具有一定的 疏水特性，这有利于疏水底物向酶分子周围的扩散，
（4）絮凝固定化与其他方法的耦合
1977 年，Long Margarete 等提出絮凝固定化技术，用絮凝剂 对细胞进行处理，将得到的絮团经离心、过滤、压缩、干燥等工艺， 得到粒径统一的固定化细胞颗粒。絮凝固定化具有条件温和，酶活回 收率高的优点，单一絮凝固定化的方法避免了将细胞从发酵液中分离 的步骤，但操作过程也很复杂。如果絮凝- 吸附法将从发酵液（酶液） 絮凝出的酶直接吸附到介质上，可简化絮凝固定化的操作工序，并增 加固定化酶的稳定性。Nivedita kamat h 等利用多聚电介质的絮凝能 力将尿素降解细胞吸附在棉布介质上降解尿素，大大降低了传统高压 分解釜分解尿素的费用，并适用于连续的操作。
絮凝- 包埋法的耦合能够较好地解决絮凝固定化方法，但机械强 度不好，酶在包埋介质中容易发生泄露。
絮凝- 交联、絮凝- 微囊法能够有效地提高固定化载体的机械强度
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（5）膜固定化与其他方法的耦合
膜固定化法又称酶截留法，，是将酶限制在一定的范围内来实现 固定化。膜固定化的方法可分为游离态和固定化态两种方式。固定化 式比较有利于反应器的控制，产品的分离纯化，反应器型式的选择。 能与膜耦合的传统固定化技术有吸附法、共价偶联法、絮凝法等，
邱广亮等研究了磁性载体的吸附- 交联法固定酶的方法，磁性载 体具有两亲性，适用于水相和有机相系统，并可通过简单的磁场作用 力实现酶的回收。戊二醛交联增强了磁性载体的耐热、酸、碱性，同 时存储稳定性和操作稳定性也有所增强。
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（2）共价结合-交联
共价结合法一般通过载体表面的基团与酶表面的基团如：氨基、 羧基、巯基等相互作用实现固定化，结合比较牢固，基团之间有很强 的选择性，
Tanriseven Aziz 等将葡萄糖淀粉酶吸附在凝胶化的玉米淀粉颗 粒上，再用海藻糖包埋，解决了酶泄漏的问题，
利用两种或两种以上胶体耦合包埋技术能解决单一凝胶包埋机械 强度不好或不易成型的问题，如，周爱梅等发现明胶和卡拉胶具有协 同作用，它们之间的耦合能够降低明胶的使用量，并提高机械强度。
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பைடு நூலகம்治背景
国家在十二五规划文件中的有关中国生物技术核心关键技术方面提 出要大力开展多酶耦合、酶与化学耦合、酶与发酵耦合等关键技术研 究，建立具有自主知识产权、成本低、可工业化生产的生物催化工程 技术，提高我国工业酶开发和应用水平。（中商情报网 ，十二五期 间中国生物技术核心关键技术发展重点）
Godevargova T 等分别用几种物质修饰膜，并共价结合尿素酶， 发现经硫酸羟氨和硫酸肼修饰的膜固定化酶活力较高，70 C下，可能 是用这两种方法修饰，酶分子和带电膜之间的间隔较大，酶不易受到 带电离子的影响，反应4 h后，游离酶完全失活，而固定化酶仍保持 80 % 的活力。
Hung Tien- Chieh 等介绍了以壳聚糖为载体固定化脂肪酶的方法， 首先用碳化二亚胺激活壳聚糖上的羟基，使酶共价结合到羟基上，再 通过戊二醛在壳聚糖的氨基上交联更多的酶，该固定化方法又称“二 元固定化法”。
共价结合- 交联法也存在一些缺点，如操作比较复杂，需要对载 体进行修饰和活化，酶和载体结合过程中反应激烈，容易造成酶失活， 如 Leontievsky A A等在研究中发现，用共价结合- 交联法固定化漆 酶，虽然能够维持原有酶活力33 天，但造成的酶活力损失可达50 %。