酶催化反应研究进展1
酶催化合成反应的研究进展及其在工业上的应用

酶催化合成反应的研究进展及其在工业上的应用酶催化合成反应已被广泛应用于化学工业、医药、食品、环境保护等领域。
与传统的化学催化反应相比,酶催化合成反应在绿色高效、选择性高、温和条件下运行等方面具有优势。
本文将从酶催化的基本概念、酶的种类和选择、反应类型及应用等方面进行详细介绍。
一、酶催化的基本概念酶是生物体中一类催化化学反应的蛋白质。
酶催化合成反应是指在酶的催化下,两种或多种化合物通过化学反应形成一种新的化合物。
酶催化合成反应的本质是酶催化基团作为过渡态的排列方式优于非催化情况下,使反应活化能降低,反应速率加快。
酶催化合成反应的基本步骤包括底物与酶的结合、底物的催化转换、生成产物和产物的释放等步骤。
二、酶的种类和选择酶的种类非常多,根据化学反应类型不同可以分为氧化还原酶、转移酶、分解酶等。
合适的酶的选择关系到反应的效率和选择性。
因此,根据反应的底物类型、反应条件等选择合适的酶是酶催化合成反应的关键。
三、反应类型及应用1. 生物质化合物类反应与化石燃料相比,生物质在可持续发展领域具有更广泛的应用前景。
酶技术已极大地推动了生物质化合物的化学合成和生物降解。
生物质化合物类反应主要包括纳米纤维素合成、淀粉转化、木质素分解等等。
其中,纳米纤维素的合成是当今生物燃料领域最受关注的问题之一。
2. 药物合成类反应酶催化合成反应在药物合成领域中的应用越来越受到重视,因为化学手性催化合成的不对称性可能导致药物效果的削弱或无效性,而酶催化化学反应具有高级别的立体选择性,可以有效提高药物的活性和选择性。
典型的应用案例有利用酸酯酶合成磺酰尿脲类药物和利用乙酰乙酸酯酶合成医用胆碱酯化抑制剂等。
3. 化学类反应酶催化合成反应在化学合成中的应用可以替代传统的化学催化反应,从而在绿色、温和等条件下实现高效的合成反应,具有很高的工业价值。
典型的反应有酯化、脂肪酸酯化、酰丙氨酸合成等。
综上所述,酶催化合成反应已成为一项重要的研究领域,并在工业和科研界得到广泛应用。
酶催化反应机制及其研究进展

酶催化反应机制及其研究进展酶催化是生命体系中一种重要的化学反应过程。
通过酶催化反应,生物体能够高效地合成、分解有机物质,维持正常的生命活动。
酶催化反应涉及多种生物化学过程,包括代谢环路、信号转导、DNA复制等。
了解酶催化反应机制及其研究进展,对于揭示生命体系的生物化学过程和研究开发新药物具有重要意义。
1. 酶催化反应机制酶催化反应的机制是一种复杂的生物化学过程。
酶是一种生物催化剂,可以加速化学反应的速率,但不改变反应物之间的化学结合能。
酶催化反应的机制一般可以分为两个主要方面:酶与反应底物的相互作用、酶催化过程中的过渡态和中间态。
酶与反应底物的相互作用:酶与反应物相互作用是酶催化反应的第一步,也是反应速率决定步骤。
酶通过其特定的结构与反应底物相互作用,形成酶底物复合物。
酶底物复合物的形成受多种因素影响,如温度、pH值、离子强度、酶浓度等。
酶催化过程中的过渡态和中间态:酶催化过程涉及多种反应中间态和过渡态。
酶与反应物的相互作用形成的酶底物复合物能够稳定反应物之间的化学结合能,从而降低反应能垒。
酶催化反应过程中产生的反应中间态和过渡态对反应的速率和选择性起重要作用。
有些酶能够诱导形成反应中间态,促进反应的进行。
有些酶则能够降低反应的自由能,并引导反应进入能量最低的通道。
2. 酶催化反应的研究进展在过去几十年中,酶催化反应的研究取得了巨大的进展。
随着生物化学和分子生物学技术的不断提高,研究者们能够更深入地了解酶催化反应的机制,并探索酶催化反应对于生命体系的重要性。
其中,一个重要的突破是对酶底物动力学的理解。
通过对酶底物复合物的结构和动力学特征的研究,研究者们能够更好地了解酶如何选择不同的反应底物,并探究反应底物与酶结合的方式和动态特征。
另一个重要的进展是对酶催化机理的理解。
研究者们通过结构生物学和分子动力学模拟等多种手段,探索酶催化过程中的关键反应中间态和过渡态,并发现酶在这些关键中间态和过渡态方面具有非常高的活性和特异性。
酶催化机制的研究进展

酶催化机制的研究进展酶是一种特殊的蛋白质分子,具有生物催化作用。
酶能够加速并控制生物体内大量的生物化学反应,这是现代生命学和生物工程研究中不可或缺的一环。
酶催化机制的深入研究不仅对生物学和生物技术有重要价值,还有利于人们研究探讨化学反应网络中的催化机制。
研究酶催化机制的历史可以追溯到20世纪初。
当时,生物化学家黄骏先生首先提出了酶作用的“锁匙模型”和“诱导顺序拟合模型”。
1944年,Jencks和Koshland等学者提出了酶作用的“诱导适合模型”。
这个模型认为,酶与底物在作用中会相互变形,并达到一个能量较低的过渡态。
这一模型的提出,有利于解释许多生命体系中复杂的酶催化反应。
近年来,随着计算机技术、分析技术、结构生物学和观测技术的发展,人们对酶催化机制的研究取得了新的突破。
一、酶与底物的结合酶与底物的结合方式对酶催化反应的实现至关重要。
很多研究表明,酶与底物的结合是一种相互作用的反应,是基于众多化学原理的动态平衡过程。
这个过程与微观环境的变化、反应物结构的形态、酶活性等有关。
科学家们发现,不同立体异构体的酶催化速率和反应产物是不同的,这个现象称为酶的立体选择性。
二、酶催化反应的动力学酶催化反应的动力学是指酶作用过程中,化学反应进行的速率和产物的生成量等特征。
在传统的酶催化反应中,人们关注的主要是酶催化反应的速率常数。
但是,新的研究结果表明,在酶催化反应过程中,酶与底物相互作用的时间和空间结构都起着重要的作用。
三、结构分析和计算方法现代科学中,结构分析和计算方法可以更好地预测酶催化反应的能量和动力学。
通过快速实验和大规模计算,可以更好地识别酶催化所涉及的各种复杂化学物质以及它们之间的相互作用关系。
利用最新的结构分析和计算方法,可以更好地预测酶催化反应的能量和动力学,从而更好地设计用于生物工程的新型酶类。
总之,酶催化机制的研究对于生命科学、生物技术、合成生物学和生物计算等领域的发展有着重要的意义。
在这个领域里,环境、能量、排放等重要议题也吸引了科学家们的关注。
脂肪酶催化糖酯合成反应的研究进展1

脂肪酶催化糖酯合成反应的研究进展摘要:脂肪酶催化糖酯的合成通常是在低水活度的有机溶剂中进行的,以使反应朝着合成方向而不是水解方向进行。
这篇综述主要讨论了在非水介质中脂肪酶催化糖酯合成的各种影响因素,主要有底物(糖和脂肪酸)的性质和浓度的影响;溶剂的影响;水活度的影响;温度的影响。
关键词:糖酯脂肪酶温度水活度非水介质1前言糖酯是一类无臭,无味,无刺激性,易被生物降解的非离子表面活性剂。
这些特性使其在食品,化工,医药等领域具有极其诱人的应用前景。
糖酯是通过糖和脂肪酸的酯化反应形成的,反应方程式如下:在工业生产中,在化学催化剂的作用下,可以通过酯交换反应来合成糖酯。
但是,这个反应需要100的温度和低压的环境。
而且催化反应的选择性差,有很多的副产物合成,包含有不同程度酯化和酰化的异构混合物。
整个合成反应的条件苛刻,产物需要困难的多步分离。
酶法合成克服了上述缺点,反应条件温和,由于酶具有高度的立体选择性,区域专一性,和位置选择性,可以合成光学纯的糖酯;产品易于纯化,色泽浅;耗能少,设备投资小,对环境无污染,产品质量好,产量高。
糖酯的合成既可以通过酶法合成,也可以通过化学方法合成。
综合各种因素来看,酶法合成有着更显著的优势。
这篇综述主要总结了在脂肪酶合成糖酯过程中,脂肪酶,温度,溶剂,水活度,反应物对于合成反应的影响。
2脂肪酶脂肪酶主要存在于植物种子,动物肝脏和微生物中。
脂肪酶通常在水相中催化甘油酯水解为甘油和脂肪酸,但是在非水介质中可以催化糖酯的合成。
不同种类的脂肪酶氨基酸序列可能有较大的差别,但是具有相似的三维构象(相似的折叠方式和活性中心)。
脂肪酶仅仅在疏水溶剂和水溶液的界面之间是有活性的,这与它的活性中心的构象有关。
脂肪酶拥有亲核试剂—组氨酸—酸式残基组成的三元集团,这个三元集团是Ser-His-Glu或者Ser-His-Asp。
脂肪酶的活性中性被一个螺旋片段所包围(又称为“盖子结构域”),使得脂肪酶的活性中心不易被溶剂和底物接近。
酶催化的有机合成反应的研究

酶催化的有机合成反应的研究酶催化的有机合成反应是一种利用生物酶催化剂催化有机合成反应的方法。
它具有高效、底价、高立体选择性等优点,并且能够产生相对较少的废物和副产物。
在有机合成领域中得到广泛应用,并受到越来越多科学家的关注和研究。
一、酶催化的优势1. 高效性:酶催化的有机合成反应可以在温和的条件下进行,大大节省反应时间和能源,提高反应效率。
2. 选择性:酶催化的反应具有高立体和化学选择性,能够得到纯度较高的产物,减少副反应的生成。
3. 专一性:酶是高度专一的催化剂,催化特定底物与配体的反应,不会影响其他官能团的反应。
4. 可再生性:酶催化剂具有可再生性,可以进行多次反应,在反应结束后通过简单的分离和提取操作即可回收和再利用。
二、酶催化的应用1. 医药领域:酶催化在药物合成中具有巨大的潜力。
通过酶催化的有机合成反应可以合成出特定结构的化合物,如药物中常见的手性化合物。
2. 农业领域:酶催化的有机合成反应可以应用于农药和植物生长调节剂的制备。
与传统合成方法相比,酶催化反应具有更高的效率和较低的环境污染。
3. 食品工业:酶催化是生产食品添加剂的重要手段之一。
比如利用纤维素酶催化反应来制备寡聚糖、酶解反应制备味精等。
4. 环境保护:酶催化反应对环境友好,不需要有机溶剂,可以减少对环境的污染。
三、酶催化的机理1. 底物结合:酶催化的反应首先发生底物与酶之间的结合。
酶通过活性位点与底物发生作用,形成酶底物复合物。
2. 底物转化:酶底物复合物通过催化作用发生底物转化,形成产物与酶复合物。
3. 产物释放:产物释放是酶催化反应的最后步骤,产物与酶之间的非共价作用力减弱,产物从酶的活性位点中被释放出来。
四、酶催化的研究进展1. 酶催化的机制研究:科学家通过对酶催化反应机制的深入研究,揭示了酶催化的反应过程和底物结合方式,为进一步优化反应条件和提高效率提供了理论依据。
2. 新型酶的发现和应用:随着科技的发展和先进技术手段的应用,越来越多的新型酶被发现并应用于有机合成反应中。
酶催化反应机理的研究进展

酶催化反应机理的研究进展酶是一种生物催化剂,它能够促进许多生物反应的发生,如食物的消化、药物的代谢等。
在这些反应中,酶发挥着至关重要的作用。
酶的催化过程被认为是一种协同作用,其中底物和酶之间的相互作用会引发化学反应的发生。
目前,研究人员已经从不同角度探究了酶催化反应机理,并取得了一些重要的进展。
在本文中,我们将介绍这些进展,以及未来酶催化反应机理的研究方向。
一、酶催化基本原理在探究酶的催化机理之前,我们需要先了解酶的基本原理。
酶是一种大分子化合物,它由氨基酸序列组成。
酶的活性部位是由氨基酸序列构成的,这些氨基酸序列有时被称为酶的“口袋”。
当酶与底物结合时,酶的口袋将底物結構捕获,将其定位到正确的位置。
在此过程中,酶会产生一系列的构象变化,从而促使底物发生化学反应。
这些反应通常涉及到底物的化学键的裂解和形成,以及原子或分子的转移。
酶的口袋具有高度特异性,因此,它只能识别特定的底物。
二、酶催化反应机理的研究进展目前,对酶催化反应机理的研究主要分为两个方向。
一方面是通过分析酶催化反应的动力学过程来揭示其机理。
另一方面是通过解析酶的结构,特别是活性中心的结构来探究酶催化反应的机理。
动力学研究动力学研究是一种定量的研究方法,它通常涉及到测量反应速率和反应的反应动力学。
这种研究方法非常适合研究酶催化反应的速率及其与酶浓度,底物浓度及温度等之间的关系。
举个例子,研究人员可以对不同酶催化反应的速率进行测量,以了解反应的速率如何受到底物浓度和温度的影响。
这些研究可以揭示出反应底物和反应物之间的相互作用,以及它们如何影响催化过程。
结构研究另一种研究酶催化反应机理的方法是通过揭示酶的结构来实现的。
鉴于酶的活性部位通常具有高度特异性,因此,许多研究人员将焦点放在了酶的口袋和活性中心上。
通过分析酶的结构和口袋形状,可以了解到酶的活性中心与底物之间的相互作用以及催化反应的步骤。
例如,一项研究表明,酶可能通过在催化反应中形成氢键的方式来促进反应的进行。
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。
酶催化反应机制的研究进展

酶催化反应机制的研究进展近年来,酶催化反应机制的研究引起了越来越多的关注和重视,因为酶催化反应是生物体内进行代谢活动必不可少的过程,也是工业化学和医药化学中重要的反应路径。
酶催化反应在体内能够提高反应速率,降低反应能量,从而降低代谢过程的能量耗费,使得生物体内的化学反应能够在温和的条件下进行。
具体来说,酶催化反应可以通过降低化学反应中的活化能,促进化学反应的进行,同时不影响反应物的化学本性和成品的化学稳定性。
酶催化反应的机制研究至今仍面临着许多难题。
其中最困扰人们的问题就是如何揭示酶如何实现选择性催化和高效反应。
科学家们通过对酶分子的结构和电荷性质进行深入研究,并运用实验和计算等方法来探讨酶催化反应机制。
近年来,人们对酶分子进行的研究有了更深入的认识,如X射线晶体学、核磁共振等技术的应用,使得我们对酶分子的结构有了更清晰的认识。
除此之外,科学家们还发现,酶的催化反应机制与化学反应的机制有很大的不同。
比如,许多酶催化反应都是在较低的 pH 值下进行的,而这些反应在非酶催化下很难发生。
科学家们认为,这是酶分子内所存在的氢键、偶极矩、电子状态等因素作用的结果。
对于酶催化反应的研究,还存在着许多未解之谜。
目前,许多酶催化反应的具体机制都还没有得到很好的阐明。
例如,分子机器如何在不同的反应速率和不同的选择性之间进行平衡,还需要进一步的研究。
此外,酶在催化反应中的空间构象变化的效应也是一个值得研究的问题。
因此,酶催化反应的研究仍然是一个非常重要的科学问题。
总之,酶催化反应机制是一个复杂而且千变万化的科学问题。
目前,科学家们通过对酶分子的多层次研究,正在逐步揭示酶如何实现选择性催化和高效反应的机制。
未来,随着研究技术的不断发展和进步,我们相信对酶催化反应机制的研究将能够得到更深入的认识,从而为生物制药、生物工艺等领域做出更多的贡献。
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酶催化反应研究进展摘要:简述了酶催化优点和不足及近年来五种不同体系(有机溶剂体系、反胶束体系、低共熔体系、超临界流体体系、气相体系)中酶催化反应的概况并阐明了此反应体系的优势之处及还有那些不足。
且酶作为一种生物催化剂,已经广泛应用于各个领域中,酶工程是现代生物技术的重要组成部分,对各领域的技术性突破具有一定的影响。
随着酶工程不断地技术性突破,酶在医药工业方面、食品工业方面、轻工业、有机合成方面等都的应用越来越广泛。
作为一项新技术,它对各领域势必会有一定的推进作用。
关键词酶催化反应,反应体系,应用Title ×××××(4号Times New Roman,实词首字母大写)Abstract×××××××(小4号Times New Roman,1.5倍行距,第一个字应顶格写)Keywords1 酶催化的介绍酶是一种具有特殊三维空间构象的蛋白质,它能在生物体内催化完成许多广泛且具有特异性的反应。
随着生化技术的进展,酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段应用于有机合成。
酶有专一的、有催化活性的性质,它们在体内几乎参与了所有的转变过程,催化生物分子的转化;也催化许多体内存在的物质发生变化,使人体得以有正常的新陈代谢。
许洪高、高彦祥等人还发明了一种酶催化反应的装置。
1.1 酶催化的优点酶作为一种生物催化剂自然具备其特有的优点,如酶催化效率高, 专一性强, 可减少或避免副反应;可以利用酶通过有限的步骤实现许多化学方法难以完成的反应;反应条件温和, 可节省能源, 减少设备费用;而且酶来自生物体本身,故它是生物体可降解的无环境毒害性物质,符合将废弃物控制在最小限度, 实现原子经济的绿色化学要求。
1.2 酶催化的不足尽管酶催化反应有如此多的优点,以酶作为生物催化剂在工业生产中的应用到目前为止还不是很普遍主要有以下几个原因:在催化反应环境中存在的热、酸、碱、氧化剂、重金属离子,而酶本身是生物大分子,且许多酶是胞内酶,细胞内部环境通常比较稳定,故可能会因催化反应的环境中的因素导致酶分子失活破坏酶的稳定性;一些酶对价格通常较昂贵的辅酶有较强的依赖性;在化学反应体系中应用酶作催化剂,酶的催化活性和选择性往往并不十分理想;酶的来源及成本问题,许多工业用酶成本较高, 而且种类有限。
2 酶催化与有机合成反应酶的催化效率很高, 在可比较的情况下其催化效率一般是无机催化剂的1010倍且酶对底物有高度的专一性, 每种酶只促进一定的反应, 生成一定的产物, 产物的纯度很高。
故将酶催化反应用于一般的有机合成, 并能像在有机体内那样可在温和条件下高效地催化反应的进行, 是许多有机合成工作者梦寐以求的, 并为此不懈努力着, 使得酶在有机合成中的应用, 已成为合成方法学中的一个新的亮点。
2.1 不同反应体系中的的酶催化反应近年来将酶催化反应的反应体系分为5种,分别是有机溶剂体系、反胶束体系、低共熔体系、超临界流体体系和气相体系中的酶催化反应。
2.1.1 有机介质中的酶催化反应来自生物体内的酶,一般认为只能在水溶液中发挥其催化作用,而有机溶剂则被认为是酶的变性剂,这种传统观念直到80年代中期才被打破。
美国科学家首先用实验证明,酶能在有机溶剂中进行酶催化反应,从而开辟了非水酶学这一崭新的研究领域,大大扩展了酶的应用范围,也为酶学研究注入了新的生机与活力。
有机溶剂中的酶有两种形式:一是分散在有机溶剂中;二是包埋在反相胶团中。
无论哪种形式酶都会有一定的水分,故有机溶剂中酶实际上指的是低水含量介质中的酶。
研究表明,有机溶剂中的酶和水溶液中的酶一样具有高度的底物选择性。
此外,有机溶剂中的酶还有以下一些特点: 在有机溶剂中,很多在水中不溶的非极性底物可以很好地溶解;有机溶剂可促使热力学平衡向合成方向移动,如蛋白水解酶在水中催化肤键水解,而在有机溶剂中则催化肤键合成;在有机溶剂中,所有有水参与的副反应将受到抑制;;在有机溶剂中酶的热稳定性显著提高,可通过提高温度加速催化反应进行;反应后产物纯化容易,酶容易回收再利用;在有机溶剂中不易发生微生物污染低水环境可用于稳定具有未知催化性质的构象异构体及在水中寿命极短的酶反应中间体,这对弄清酶反应机理十分重要。
有些通常用化学法难以完成的反应,现在可以用有机溶剂中的酶来完成。
2.1.2 反胶束体系中的酶催化反应反胶束是表面活性剂分子在非极性有机溶剂中自发形成具有热力学稳定性的纳米级聚集体,其内部可溶解水和其它亲水性分子。
反胶束具有独特结构特征,它能使表面活性剂分子组成的膜将油水两相分隔开,高度分散反胶束体系不仅为酶催化反应提供巨大相界面,且还可避免酶与周围有机溶剂直接接触,从而使保持较高活性。
且反胶束体系还可较好模拟酶的天然环境,因此,在反胶束体系下大多数酶可保持较高活性和稳定性,有时甚至表现出超活性。
许多研究表明反胶束体系下酶催化反应与水介质中相比有着许多优点。
反胶束酶体系优点主要包括:稳定微环境,可进行水不溶性化合物催化转化,拓宽酶催化作用对象;在反胶束体系下酶稳定性有很大提高,甚至出现超活性;优良物理化学性质,例如热力学稳定性和光学透明性等;反胶束体系有着非常高的比表面积,使底物和产物相转移变得更为有利,使反应朝着期望方向进行;产物回收可通过相变调节来实现,降低分离能耗;减少有水引起副反应。
影响反胶束酶体系形成因素有:表面活性剂种类和浓度、体系中水含量、水相酸碱度、水相离子强度和酶分子大小等。
2.1.3 低共熔体系中的酶催化反应低共熔体系中是低共熔混合物,所谓低共熔混合物是指将两种纯净物按不同比例相混合, 在一定组成下, 相图上出现了一个最低熔化温度点, 即低共熔点,此时形成的混合物叫低共熔混合物。
低共熔点一般比任何一种纯净物的熔点都低。
当体系温度高于低共熔温度时,体系中就会产生包含各种反应物的液相。
以该体系为反应介质进行酶催化反应时, 反应正是在低共熔混合物中的液相发生的。
另外, 在低共熔体系中加入一定量的辅助剂, 可以加快低共熔体系中液相的形成, 提高反应速度。
低共熔多相混合物体系中的酶催化反应不需溶剂,成本低、污染少、纯化过程容易,避免了有机溶剂对酶活性的影响,有广阔的应用前景,对食品,制药等产品纯度要求较高的行业来说更具有深远的意义。
2.1.4 超临界流体中的酶催化反应酶在实际应用中还是会存在一些问题,如有些酶的提取纯化繁琐, 故其价格相当昂贵;反应之后, 要从反应混合物中回收有活性的酶以重复使用, 在技术上还有一定的困难;酶的稳定性较差, 一般认为不能在有机溶剂、强酸、强碱或者高温下使用, 而且有些酶即使在较温和的条件下使用, 也会很快失去活性。
为了克服酶的这些固有缺点, 可以从两方面入手。
一方面是对酶本身的性能进行改进另一方面是从改变酶反应的外部环境入手, 这是应用较为广泛的一个方面。
超临界流体是指某些气体或液体在一定的温度和压力下处于似液非液似气非气状态时的流体。
此时的流体同时具备液体与气体的性质, 气相和液相具有相同的密度, 该密度也往往介于气体与液体之间。
在超临界状态下, 随温度、压力的变化, 流体的密度也随之变化。
超临界流体具备一些常规流体所不具备的性质, 因此在科研与生产中得到越来越广泛的应用。
超临界流体作为酶催化反应中间介质,具有的优点:有似液体的高密度、似气体的高扩散系数、低粘度和低表面张力,因此显示出较大的溶解能力和较高传递特性,从而大大降低酶反应的传质阻力,提高酶反应速率;反应底物的溶解性对超临界的操作条件( 如温度、压力)特别敏感,通过简单改变操作条件或附加其他设备,就可达到反应物和底物分离的目的;无毒、不可燃、化学惰性、易与反应物底物分离、价格便宜等。
这些优点使其在工业上,尤其在食品与发酵行业上的应用前景广阔。
超临界流体中中酶催化的影响因素有:含水量的影响、压力对酶活的影响、温度影响、增压- 减压对酶活的影响等。
2.1.5 气相中的酶催化反应许多精细化学品、香料、农用化学品等都不溶于水相,于是,寻找其他系统用于生产和纯化这些产品的努力日益增加。
但是,迄今为止,大多数由生物酶或细胞进行的催化反应在水相中发生,尽管在有机溶剂中的生物催化反应取得了很大的进展。
将水相和有机介质结合起来的系统,也开展了很多工作。
另一条途径是在气相中进行生物催化反应。
3酶催化反应的应用酶催化反应的优点:(l)反应效率高、专一性强、不发生副反应;(2)反应条件温和,一般不需要高温、高压、强酸、强碱条件:(3)酶及产物大多无毒。
由于酶催化反应具有以上优越性,这就决定了这类反应在工业生产中有广泛的发展前途而应用于食品、纺织、制革、石油、医药等行业。
酶催化反应在医药工业方面的应用全球应用酶催化技术所产生的工业产值已近千亿美元, 酶催化技术广泛应用于医药工业, 并主要体现在制药工业和临床诊断与治疗两个方面。
在制药工业上的应用利用酶可制取多种药物氨基酸、核酸等,如青毒素、维生素C等。
应用酶催化技术可以生产许多成品药及医药中间体。
它是通过以制造初级代谢产物、中间代谢产物、次级代谢产物及催化转化和拆分等形式来进行的。
这已成为当今新药开发和改造传统制药工艺的重要手段, 特别在手性药物及中间体的生产中更有广泛的应用前景。
在临床诊断及治疗上的应用固定化的细胞和酶在临床诊断及治疗上已得到了大量的应用,固定化酶技术可用于治疗一些代谢障碍疾病。
其提供的方式主要有:将固定化酶用于体内作为治疗药物;将固定化酶组装成体外生物反应器, 通过体外循环作为临床治疗剂。
将固定化酶用于临床诊断的例子很多, 如各种酶测试盒层出不穷, 采用固定化酶柱反应器的FIA(流动注射法)可用于临床诊断检测尿酸、葡萄糖、氨、尿素、胆街醇、谷氨酸、乳酸、无机磷等。
3.2 酶催化反应在食品方面的应用酶在食品工业中最大的用途是淀粉加工, 其次是乳品加工、果汁加工、烘烤食品及啤酒发酵。
与之有关的各种酶如淀粉酶、葡萄糖异构酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等占酶制剂市场的一半以上。
3.2.1酶法生产葡萄糖以淀粉为原料,先经。
一淀粉酶转化成糊精,再用糖化酶催化生成葡萄糖。
3.2.2 生产果葡糖浆是将葡萄糖经葡萄糖异构酶催化生成部分果糖而得到的葡萄糖果的混合糖浆。
3.2.3生产饴糖怡糖的酶法生产是将人米或糯米磨成粉浆,调节浓度、温度及PH值,再加a一淀粉酶、刀一淀粉酶,其机理是先生成胡精再转变为麦芽糖。
可得含量为60一70%的麦芽糖的怡糖。
3.2.4 在蛋白质制品方面可使用凝乳蛋白酶制造奶酪,可用葡萄糖氧化酶除去全蛋粉、蛋黄粉或蛋白片中存在的少量葡萄糖,以防止褐变,提高产品质量。
用木瓜蛋白酶制成嫩肉粉,使肉食嫩滑可口。