酶工程技术在环境保护中的应用
酶工程的应用
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酶的固定化技术
研究新型的酶固定化技术，提高酶的稳定性和可重复使用性，降低生产成本。
酶工程与其他生物技术的结合应用
酶工程与代谢工程
将酶工程与代谢工程技术相结合，优化微生物细胞工厂的生产过程，提高目标产物的产量和效率。
酶工程与合成生物学
利用合成生物学技术构建人工酶系统，实现新酶类的设计和合成，拓展酶的应用领域。
04 酶工程的未来展望
新酶的发现与开发
发现新酶
通过基因组学和蛋白质组学技术，发现新的酶类，探索其在不同生物体内的功能 和应用潜力。
酶的定向进化
利用进化工程和基因工程技术，对已知酶进行定向进化，提高其催化效率和特异 性，以满足工业生产的需求。
酶的生产与应用技术的改进
高效表达系统
开发高效表达酶的微生物或细胞培养系统，提高酶的生产效率和产量。
基因治疗
酶工程在基因治疗中发挥 关键作用，如用于基因编 辑的酶。
农业领域
生物农药
利用酶工程生产具有生物 活性的酶，可以开发出新 型生物农药，减少化学农 药的使用。
转基因作物
通过酶工程手段改良作物 的遗传性状，提高作物的 抗逆性、产量和品质。
有机肥料
利用酶工程促进有机物料 的分解，提高肥料的利用 率和土壤的可持续性。
酶工程的发展历程
酶的发现与分离提取
酶的固定化技术
自1833年以来，人们开始从动植物组织中 分离提取酶，开启了酶工程的历史。
1960年代，人们开始研究酶的固定化技术 ，使酶能够重复使用，大大提高了酶的工 业化应用价值。
酶的分子改造
酶工程的应用拓展
随着基因工程的不断发展，人们开始对酶 进行分子改造，以改变酶的催化性质和适 应特定反应条件。
现代生物化工中酶工程技术研究与应用
现代生物化工中酶工程技术研究与应用酶工程技术是生物化工领域中的一项重要技术，在现代生物化工中得到了广泛的应用。
酶工程技术是通过改变酶的结构和性质，从而改变酶的催化活性和稳定性，以便于实现合成、分解、转化等反应。
酶工程技术在生物化工生产过程中具有以下特点和优势：一、高效性酶催化反应速度快，反应条件温和，反应选择性高，产物纯度高。
与传统的化学合成方法相比，酶催化合成的产物数量更多，反应时间更短，耗时和成本更低。
二、绿色化酶催化合成反应对环境友好，不会产生有毒有害的废气废水等污染物，不会造成生态环境破坏和生态平衡失调。
这符合现代社会可持续发展的要求。
三、安全性酶催化合成反应的温度和压力较低，不会产生爆炸和毒性危险，酶催化反应产品的质量更安全可靠。
四、可控性酶催化合成反应可以通过改变pH值、温度、离子强度、反应物浓度等条件来调节反应速率和反应产物的选择性。
酶催化合成反应还可以根据不同的反应阶段和需要控制的物质种类来选择适合的酶。
酶工程技术在现代生物化工中的应用前景广阔，主要包括以下几个方面：一、代谢工程代谢工程是一种利用组合技术改造微生物代谢途径，以获得所需要的天然物质或新化合物的高效技术。
将酶工程技术应用于代谢工程领域可以有效地提高微生物代谢产物的合成效率、稳定性和纯度。
二、医药工业酶工程技术在医药领域中也有广泛的应用。
例如，酶催化合成类似于药物的中间体或具有活性的天然产物，可以有效地提高药物的产量和纯度，增强其药效和酸碱稳定性。
三、食品工业酶工程技术在食品工业中也具有广泛的应用。
例如，酶催化反应可用于制备酶解物、发酵产物、氨基酸和其它功能性食品添加剂。
四、环保领域酶工程技术在环保领域中也有重要的应用，例如，通过酶催化反应将污染物转化为无害的物质或产生有用的化学品，达到环境治理和污染物节约利用的目的。
总之，酶工程技术在现代生物化工中的应用前景广阔，其优点在于高效性、绿色化、安全性和可控性。
通过对酶的结构和功能性的分析和改造可以提高酶催化合成反应的效率和产物纯度，降低生产成本和废弃物排放量，促进生物化工产业的可持续发展。
微生物学新技术在环境工程中的应用
应用固定化异构酶大量生产高果糖浆； 筛选耐高温脂肪酶、糖化酶和蛋白酶； 应用基因工程技术改造和生产新型酶制剂。
通常生物材料中所含酶的总量并不太少，但每一种酶的含 量却很低，常在0.0001-1％，如胰腺中含有5％的胰蛋白 酶，而脱氧核糖核酸酶仅含0.004％。由于各种酶在生物
材料中含量很低，因此提取、分离和纯化各种酶制剂是一
复合酶系时，应用固定化细胞生物反应器可以把发酵工艺
改为连续酶法反应，其制造成本也较低。
4.酶工程技术的产业化
新型抗生素生产工艺
抗生素工业是以青霉素的生产为开端的，迄今已有50多年 的历史。70年代开始，出现了一种新的生产工艺—酶法半
合成。已用酶法生产的产品有头孢霉素I号、Ⅳ号、羟头
抱霉素、青霉素等。充分显示了酶法半合成作为抗生素生 产工艺的后起之秀具有巨大的竞争力。
在固定化酶广泛应用的基础上，人们发现天然细胞本身就
具有多功能的系列化反应系统，因此采用物理或化学方法 将细胞固定化，这是利用酶或酶系的一条捷径。 固定化细胞技术开始于70年代，其实际应用程度已超过固 定化酶。 固定化细胞比固定化酶具有明显的优点，主要是省去了破 碎细胞提取酶的手续。酶在细胞内环境中稳定性较高，进 行完整细胞固定化时，酶活力丢失较少。尤其在需要利用
菌驱油的主要机制之一。1957年,捷克的Dostalek和
Spumy把脱硫弧菌和假单胞菌同糖蜜一起注入油层，原 油产量提高。他们认为,可能是细菌产生的表面活性物质, 改变了岩石 油 水三相系统的界面张力所致。
生物表面活性剂是由微生物所产生的一类具有表面活性的 生物大分子物质。与化学合成的表面活性剂相比,生物表 面活性剂除具有降低表面张力、稳定乳化液和增加泡沫等 相同作用外,还具有一般化学合成表面活性剂所不具备的 无毒、能生物降解等优点。
酶工程应用,附图片
3
微生物发酵药品：如人胰岛素、干扰素等
• 1、应用酶工程生产抗生素
• 应用酶工程可以制备青霉素酞化酶、头抱菌素酞 化酶、头抱菌素、头抱菌素酞化酶、青霉素酞化 酶、脱乙酸头抱菌素、头抱菌素乙酸醋酶,近年来 还进行固定化产黄青霉青霉素合成酶系细胞生产 青霉素的研究,合成青霉 索和头抱菌素前体物的 最新工艺也采用酶工程 的方法。
前言
• 早在几千年我们的祖先就曾有酿酒、制醋 、做酱的记载,所有这些,实际上都是酶知识 的应用。
• 现在，酶工程已在医药、食品、工业、农 业、饲料、环保、能源、科研等领域广泛 应用。
一、酶工程技术在医药工业中的应用
1 种类繁多的药品，如抗生素、维生素等
2
基因工程药品：如人生长素、乙肝疫苗、单抗等
2
酶工程在用农产品开发生物活性肽方面的应用
3
酶工程在饲料工业中的应用
1、酶工程应用于农产品的深加工
利用α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构 酶的催化功能，以玉米淀粉等为原料生产高果糖 浆等。乳制品加工则需要用凝乳酶和乳糖酶。农 副产品的加工和综合利用需要用纤维素酶、果胶 酶和木质素酶。
• 2、酶工程在用农产品开发生物活性肽方面 的应用
• 2、酶工程在调味剂生产中的应用
• 在日本和美国利用酶水解蛋白制取的营养型调味 剂和氨基酸复配调味品占调味剂市场很大的比重 。其销售量已超过传统调味剂的数倍。用酶法提 取的米糠蛋白的溶解性、起泡性、乳化特性和营 养性等蛋白功能特性 上表现出良好性能,不 仅可以作为食品中的 营养强化剂,还可以作 为食品中的风味增强 剂。
三、酶工程技术在食品工程的应用
1
酶工程在甜味剂生产中的应用
2
酶工程在调味剂生产中的应用
简述酶工程的主要应用
简述酶工程的主要应用
酶工程是利用生物技术和分子生物学的手段对酶进行基因工程和蛋白工程的研究，目的是改良酶的性质和功能，以满足特定的工业生产需求。
酶工程的主要应用如下：
1. 生物催化剂：酶工程可以通过改变酶的结构和活性，将其应用于各种化学反应中，提高反应的速度和选择性，减少副产物的生成，从而降低生产成本。
2. 食品工业：酶工程可以应用于食品加工中，比如利用蛋白酶降解蛋白质以改善食品质量，或者利用淀粉酶和糖化酶来提高糖化效率和改善食品口感。
3. 制药工业：酶工程可以用于制药行业的药物合成、分解和修饰等方面。
通过改变酶的特性，可以提高药物的生物利用度和活性，改变药物代谢途径和降低不良反应的发生。
4. 生物燃料工业：酶工程可以用于生物质能源的转化和生物燃料的合成，通过改变酶的特性和效率，提高生物质能源的利用效率和生物燃料的产量。
5. 环境工程：酶工程可以用于环境治理和资源回收方面。
比如利用酶降解有机废弃物、去除水污染物，或者利用酶提取珍贵金属和重要化合物等。
综上所述，酶工程的主要应用领域包括生物催化剂、食品工业、制药工业、生物燃料工业和环境工程等。
通过改变酶的性质和
功能，可以提高生产效率、降低成本、改善产品质量，同时也能为环境保护和可持续发展做出贡献。
现代生物化工中酶工程技术研究与应用
现代生物化工中酶工程技术研究与应用1. 引言1.1 背景介绍生物化工作为生物技术领域的一个重要分支，是利用生物学原理和工程技术解决工业生产过程中的环境问题和提高生产效率的重要手段。
而酶工程技术作为生物化工领域的重要支撑技术，其在现代生物化工中发挥着越来越重要的作用。
在当前全球气候变暖和资源匮乏的大背景下，生物化工以其可持续性和环保性逐渐成为产业发展的主流方向。
而酶工程技术作为生物化工中的重要技术手段，将继续发挥其在提高生产效率、减少资源浪费和环境污染等方面的重要作用。
对现代生物化工中酶工程技术的研究与应用具有重要意义。
1.2 研究意义酶工程技术在现代生物化工中具有重要的意义。
通过酶工程技术可以改善传统化工生产工艺，提高生产效率，减少能源消耗，降低生产成本。
酶工程技术有助于开发新型的生物催化过程，可以实现对复杂化合物的高效合成，拓展生物合成的应用领域。
酶工程技术可以为医药和食品工业提供更加安全、高效和绿色的生产手段，为人类健康和生活质量的提升提供支持。
酶工程技术的研究还有助于深化对生命科学的理解，推动生物技术的发展和创新。
深入研究与应用酶工程技术对于推动现代生物化工的发展，促进科技进步和经济发展具有重要的意义。
1.3 研究目的研究目的是为了探索和发展酶工程技术在现代生物化工领域中的应用潜力，进一步提高生物转化过程的效率和产量。
通过深入研究酶的结构和功能特性，不断改良和优化酶的性能，实现对特定底物的高效催化转化，从而提高生产效率，降低能耗，减少废弃物排放，推动生物化工产业的可持续发展。
研究酶工程技术的前沿进展，探讨新型酶的发现和设计方法，探索利用合成生物学和基因编辑技术构建高效酶系统的可能性，为未来生物化工的发展提供技术支持和指导。
通过本文的研究，旨在加深对酶工程技术的理解，探索其在现代生物化工中的应用前景，促进技术创新和产业升级，推动生物资源的可持续利用和环境保护。
2. 正文2.1 酶工程技术概述酶工程技术是一门结合生物学、化学、工程学等多学科知识的交叉领域，是利用基因工程技术对酶进行改造和优化，以提高其在生物化工生产中的效率和稳定性的技术。
生物技术在环保中的应用例题和知识点总结
生物技术在环保中的应用例题和知识点总结在当今社会，环境保护已经成为全球关注的焦点话题。
随着科技的不断进步，生物技术作为一种创新且具有巨大潜力的手段，正逐渐在环保领域发挥着重要作用。
本文将通过一些具体的应用例题，为您详细介绍生物技术在环保中的应用，并总结相关的重要知识点。
一、生物技术在环保中的应用例题（一）生物修复技术处理土壤污染在某化工企业周边的土地，由于长期的化学物质排放，土壤受到了严重的污染。
传统的物理和化学修复方法不仅成本高昂，而且可能会对土壤结构和生态系统造成二次破坏。
这时，生物修复技术就派上了用场。
科研人员引入了特定的微生物群落，这些微生物能够分解土壤中的有机污染物，如石油烃、多环芳烃等，并将其转化为无害物质。
经过一段时间的治理，土壤中的污染物浓度显著降低，土壤质量得到了有效改善。
（二）生物监测技术评估水质在一条受到工业废水排放影响的河流中，为了及时了解水质的变化情况，采用了生物监测技术。
例如，利用水蚤、鱼类等水生生物作为指示生物。
通过观察这些生物的行为、生理指标和种群变化，可以快速判断水质是否受到污染以及污染的程度。
相比传统的化学监测方法，生物监测更能反映出污染物对生态系统的综合影响。
（三）生物能源的开发与利用某地区建立了一座大型的生物沼气池，将农业废弃物、畜禽粪便等有机废物作为原料进行发酵，产生沼气。
沼气可以用于发电、供热，不仅解决了废弃物的处理问题，还为当地提供了清洁的能源。
同时，发酵后的沼渣和沼液还可以作为有机肥料，用于农田的施肥，减少了化学肥料的使用，降低了农业面源污染。
（四）生物防治技术控制农业病虫害在一片农田中，为了减少化学农药的使用，采用了生物防治技术。
引入了害虫的天敌，如寄生蜂、捕食性昆虫等，同时利用一些有益微生物来抑制病原菌的生长。
这样不仅有效地控制了病虫害的发生，还降低了农药对环境的污染，保障了农产品的质量安全。
二、生物技术在环保中的知识点总结（一）生物修复技术1、原理：利用微生物、植物等生物的代谢活动，将环境中的污染物降解、转化为无害物质。
酶在环境保护方面的应用
酶在环境保护方面的应用摘要：随着科学技术的迅速发展，人类赖以生存的环境质量,是目前举世瞩目的重大问题。
对日益严峻的全球化环境污染问题，酶在环保方面的应用日益受到关注，呈现出良好的发展前景。
为环境保护污染治理提供了新的技术手段。
本文介绍了酶工程基本技术，包括酶制剂的生产、酶的分离纯化，酶的固定化技术、酶的改造和修饰等，综述了酶在环境保护方面，包括水净化、石油和工业废油的处理、白色污染的治理和环境监测等方面的研究和应用现状。
关键词：酶工程；环境保护；环境监测；废水处理；可生物降解材料开发；石油和工业废油众所周知,酶作为一种高效生物催化剂,能在十分温和的条件下起高数率的催化作用, 并且具有高度的区域选择性和立体专一性。
因此, 它有着化学催化剂所无可比組的优越性, 已经广泛应用在食品工业、药物工业和洗議剂工业。
近年来环境污染越来越严重，酶的作用也从工业生产转移至环境治理中来。
人类的生产和生活与自然环境密切相关，随着科学技术的不断发展，地球环境由于受到各方面因素的影响，正在不断恶化，人类开发利用自然资源的能力和范围不断扩大，随之而来的环境污染问题也越来越严重，已经成为举世瞩目的重大问题。
环境污染已成为制约人类社会发展的重要因素，我国每年排放大量废水(416亿t)、废气和烟尘(2000万t)以及固体废弃物(i000亿t)，污染达到相当严重的地步。
因此环境保护问题越来越受到人们的重视。
20世纪以来，在化学和生物学之间的交叉地带形成的生物技术占据了重要的地位，在工业、农业、医药、食品等方面得到了广泛的应用，并对解决当代资源、能源、环保等多方面问题起着举足轻重的作用。
而作为生物工程的重要组成部分，酶和酶工程受到生物化学工作者的重视，几种新兴的技术产业已成为优先发展的高科技领域。
酶在环境保护方面的应用1.酶在环境监测方面的应用环境监测是了解环境情况、掌握环境质量变化，进行环境保护的一个重要环节。
酶在环境监测方面的应用越来越广泛，已经在农药污染的监测、重金属污染的监测、微生物污染的监测等方面取得重要成果。
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酶工程技术在环境保护中的应用摘要：酶是重要的生物催化剂，具有专一性强、催化效率高、无污染、反应条件温和等特点，研究和应用显示了酶在环境污染治理中有着广阔的应用前景。
综述了酶的固定化技术，包括酶的固定化方法、选择与比较等；膜式酶生物反应器的基本概念和利弊、及其应用；以及酶在污染治理中的研究和应用,其中包括水净化、环境监测、白色污染的治理和有机废水的酶处理等方面。
酶在环境污染治理中的研究和应用显示了生物工程在环境污染治理和生物修复上有着广阔的应用前景。
关键词：酶固定技术；酶反应器；环境保护；应用1 酶的固定化1.1 酶固定化的方法酶的固定化方法主要有四种: 包埋法(entrapment) 、吸附法(adsorption) 、共价法(covalent blinding) 、交联法(cross linking)。
1.1.1 包埋法包埋固定化法是把酶定位于聚合物材料的格子结构或微胶囊结构中。
这样可以防止酶蛋白释放, 但是底物仍能渗人格子内与酶相接触. 此法较为简便，酶分子仅仅是被包埋起来, 生物活性破坏少, 但此法对大分子底物不适用。
( l) 凝胶包埋。
凝胶包埋法是将酶包埋在交联的水不溶性凝胶的空隙中的方法. 交联聚丙烯酞胺凝胶包埋法是首先被采用的包埋技术。
(2) 微胶囊包埋。
将酶包埋于半透性聚合体膜内, 形成直径为1-100um的微囊。
这种固定化酶是以物理方法包埋在膜内的只要底物和产物分子大小能够通过半透膜底物和产物分子就能够以自由扩散的方式通过膜。
1.1.2 吸附法吸附固定是最简单的方法, 酶与载体之间的亲和力是范德华力、离子键和氢键。
此方法又可分为物理吸附法和离子吸附法：（l) 物理吸附法使用对蛋白质具有高度吸附能力的非水溶性载体, 如活性碳、几丁质: “多孔玻璃二”等作为吸附剂将酶吸附到表面上使酶固定化这种方法操作简单, 反应条件温和, 载体可反复使用, 但结合不牢固, 酶易脱落。
(2) 离子吸附法。
利用酶蛋白在解离状态下可用电荷引力而固着于带有与酶蛋白电荷相异的离子交换剂(水不溶性载体)上的固定化方法。
此法操作简单, 固定较为牢固, 在工业上用途颇广。
1.1.3 共价法酶蛋白分子上的官能团和固相支持物表面上的反应基团之间形成共价键连接的方法。
其优点是酶与载体之间的连接很牢固,稳定性好, 但反应条件激烈, 操作复杂, 控制条件苛刻。
目前, 已建立的方法包括:(l) 重氮法。
这是共价键法中使用最多的一种如下式所示, 将具有氨基的不溶性载体, 以稀盐酸和亚硝酸钠处理，成为重氮化物, 再与酶分子偶联酶蛋白中的游离氨基, 组氨酸中的咪哇基, 酪氨酸中的酚基, 可与其结合R 一NH Z 一〔R 一N 三N ]Cl-1一十[酶〕一R 一N 二N 一[酶](2) 肤键法。
此法是将有功能基团的载体与酶白中赖氨酸的: 一氨基或N 末端的。
一氨基作用形成肤键成为固定化酶。
(3 )基化法和芳基化法。
以卤素为功能基团的载体与酶蛋白的氨基或琉基发生烷基化或芳基化反应形成固定化酶。
1.1.4 交联法使酶与带两个以上的多官能团试剂进行交联反应,生成不溶于水的二维交联聚集体, 交联形成的固定化酶称为交联酶。
与共价结合法一样, 都是靠化学结合的方法使酶固定化。
其区别在于交联法使用了交联剂常用的交联剂有戊醛: 蹂酸。
单用戊二醛交联得到固定化酶的方法很少单独使用。
将此法与吸附法或包埋法联合使用可以达到良好的加固效果例如: 先用几丁质吸附, 再用戊二醛交联等。
1.2 酶固定化的选择与比较虽然发展了许多固定化技术, 并用于多种酶, 但现在还没有一种能适合所有应用和所有酶的全能方法。
因为各种酶的化学特性和组成差别很大, 底物和产物性质不同, 产物的用途也不一样。
因此, 对固定化酶的每一种应用来说必须找到既简便又廉价的方法，并且要在给出产品的同时很好地保留酶活性, 还要有高的工作稳定性。
各类固定化方法的特点比较:2 酶反应器在选择酶反应器的时候, 一般应考虑以下几个方面: 酶的应用形式、底物的物理性质、酶反应动力学、酶的稳定性、操作要求、应用的可塑性等。
最简单的酶反应器为分批式反应器, 只需要加入固定化酶, 使之悬浮于搅拌罐中, 而不需要支持性装置。
另一种酶反应器是连续流反应器, 可将粉状、块状固定化酶制成酶柱使用, 通人底物溶液, 产物便可连续流出。
这种反应的速度决定于搅拌速度, 对于固定化酶来说, 反应结束后只需离心或过滤, 便可从中分离出酶。
这种反应器适各种反应, 设备成本低，但固定化酶在回收过程中易损失, 因此工业规模应用较少, 对小规模试验适合。
另一种酶反应器是连续流反应器, 可将粉状、块状固定化酶制成酶柱使用, 通入底物溶液, 产物便可连续流出。
连续流反应器比分批式反应器工作固定、操作费用低, 易于自动控制和掌握产品的质量。
2.1 膜式酶生物反应器2.1.1 膜生物反应器的有关概念膜式反应器通过膜的选择性透过作用在有外推动力的情况下实现目标成分从反应混合物中的分离。
膜也能被用作固定化酶的载体。
即在进行催化反映的同时, 实现产品的分离浓缩。
2.1.2 膜生物反应器的分类以酶和底物的接触机制来对各种酶反应器进行分类。
（1）超过滤式膜反应器这类反应器的酶可以是固定化酶或以游离态存在,底物一进入膜的一侧, 就能与可溶性的酶接触进行反应。
图1是典型的3种型式。
（2）扩散型膜反应器这类反应器底物分子需经过被动扩散通过膜微孔后到达酶反应区。
酶可以固定化或游离态存在。
这就要求反应底物是小分子量的。
催化反应得到的产物又扩散回到未反应的底物中不断循环。
这类反应器常使用中空纤维膜, 酶一般位于纤维的外层。
溶质是以浓度差而不是压力作为推动力通过膜的。
因此与超过滤膜式反应器相比, 其以扩散作为底物的主要传质动力,存在着一些缺点。
举例来说,由于底物的跨膜渗透是一限速步聚, 使得酶的动力学行为低于游离酶反应。
（3）接触式多相膜反应器这是指能促使底物和酶在膜上进行相界面接触的一类反应器。
2.1.3 膜式反应器的应用采用膜式反应器, 可以实现酶反应的连续操作,提高产物得率。
膜式酶反应器常用在大分子的水解,辅基再生系统的共轭反应, 脂酶催化的水解与合成,逆向胶团催化等。
（1）大分子的水解要是指蛋白、糖类( 淀粉和纤维素) 、肽类、麦芽糊精等大分子的水解。
设计这类反应器的主要目标是截留大分子的底物, 分离出低分子量的产品, 这就要求采用超过滤型反应器, 使酶和底物直接接触。
（2）脂酶催化的水解和合成反应脂酶的特殊结构和作用机制, 即其在相界面激活起作用使得在膜式反应器尤其是在多相膜式反应器中脂酶的活性显著提高, 因为这有利于酶和底物的界面接触。
可以油脂为底物分解生成脂肪酸、单/ 双甘油酯和甘油, 或者合成酯类( 包括酯交换反应) 。
（3）逆向胶团催化通过逆向胶团体系将酶微胶囊化, 采用膜式反应器进行的酶反应, 其主要限制因素是反应体系中的表面活性剂带来的污染。
这使产物的分离纯化及酶的回收变得困难。
因此, 发展逆向胶团技术, 关键是实现在连续进行反应的同时分离部分产物。
3 酶在污染治理中的研究和应用人类赖以生存的环境质量, 是目前举世瞩目的重大问题。
随着科学技术的不断发展, 人类开发利用自然资源的能力和范围不断扩大, 随之而来的环境污染问题也越来越严重。
作为生物工程的重要组成部分, 酶和酶工程受到生物化学工作者的重视, 几种新兴的技术产业已成为优先发展的高科技领域。
在此介绍了酶工程基本技术及其在环境保护方面的研究和应用现状。
3.1 水净化早在20 世纪70 年代, 固定化酶已被用于水和空气的净化。
法国工业研究所积极开展利用固定化酶处理工业废水的研究, 将能处理废水的酶制成固定化酶。
处理静止废水时直接用酶布或酶片; 处理流动废水时根据废水所含污物的种类和数量, 确定玻璃酶柱或塑料酶柱的高度和直径, 采用多酶酶柱或单一酶柱。
3.1.1含酚废水芳香族化合物, 包括酚和芳香胺, 属于优先控制的污染物, 塑料厂、树脂厂、染料厂等企业的废水中都含有这类污染物, 很多酶已用于这类废水处理。
辣根过氧化物酶( HRP) 的应用集中在含酚污染物的处理方面, 使用HRP 处理的污染物包括苯胺、羟基喹啉、致癌芳香族化合物等。
HRP 可以与一些难以去除的污染物一起沉淀, 形成多聚物而使难处理物质的去除率增大。
如多氯联苯可以与酚一起从溶液中沉淀下来。
马秀玲等研究了用磁性CS-M 固定化HRP 处理含酚废水, 不仅有较高的酚去除率, 并可利用其磁响应性简便地回收磁性酶。
3.1.2 造纸废水处理（1）过氧化物酶和漆酶辣根过氧化物酶和木质素过氧化物酶已用于造纸废水脱色。
它们的固定化形式的处理效果比游离形式好。
木质素过氧化物酶作用的机理为: 通过将苯环单元催化氧化成能自动降解的阳离子基团而降解木质素。
漆酶可通过沉淀作用去除漂白废水中的氯酚和氯化木质素。
（2）分解纤维素的酶这类酶主要用于造纸浆和脱墨操作中的污染处理。
纸浆和造纸操作中的废水处理产生的污泥纤维素含量高, 可用于生产乙醇等能源物质。
所使用的酶是纤维二糖水合酶、纤维素酶和B- 葡萄糖酶组成的混合酶系。
脱墨操作中产生的低含量纤维质废物可转化为可发酵的糖类。
所使用的酶在高浓度墨存在时不被抑制。
3.1.3 食品工业废水将固定化蛋白酶应用于粮食加工废水的预处理,其后续工艺可以采用任何一种生物处理法。
因为固定化蛋白酶已将废水中不易生化降解的大分子转化为易于生物降解的小分子, 大大提高了废水的可生化性。
固定化蛋白酶稳定、可重复使用的特点, 使得将酶应用于废水处理成为一种经济可行的方法, 具有良好的发展前景。
淀粉酶是一类多糖水解酶, 多糖转变为单糖和发酵能同时进行, 淀粉酶用于含淀粉废水处理, 可使大米加工产生的废水中的有机物转化为酒精。
淀粉酶还可缩短活性污泥法处理废水的时间。
何国庆等研究了同时采用A-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶的双酶法来处理小麦淀粉废水, 以实现利用此废水生产单细胞蛋白的目的。
3.1.4 重金属废水台湾成功大学等将筛选出的耐铜、耐镍真菌用于电镀废水的处理。
Tsezos 等发现每克Rhizopusorrhizus菌丝( 干重) 去除铜高达180 mg 以上, 真菌表面的连接酶将溶于水中的重金属吸附在微生物表面,在能出入细胞壁传输营养物的酶的作用下, 将重金属离子带入细胞内, 细胞内重金属酶将其进行生物合成。
3.2 石油和工业废油的处理每年由于各种原因排入海中的石油达200 万t , 如不及时处理, 不仅会造成鱼类的大量死亡, 而且石油中的有害物质也会通过食物链进入人体。
人们用含有酶及其它成分的复合制剂处理海中的石油, 可以将石油降解成适合微生物的营养成分, 为浮在油表面的细菌提供优良的养料, 使得分解石油的细菌迅速繁殖, 以达到快速降解石油的目的。