酶工程新技术研究
新培养方案指导下“酶工程”课程教学改革初探
新培养方案指导下“酶工程”课程教学改革初探【摘要】“酶工程”是生物工程专业开设的专业课程，通过对传统课程教学过程中存在的问题进行分析，从对教学内容进行优化、建立课程的系统性和完整性及注意充实前沿教学内容及实际行业应用研究内容三方面对酶工程课程教学进行初步探讨，收到良好的效果。
【关键词】酶工程；教学改革；生物工程0 前言酶工程是四大生物工程体系之一，广泛应用于医药、食品、轻工、化工、环境保护及生物技术各个方向，在生物工程及技术领域占有着重要的地位[1]。
酶工程这门课程是内蒙古科技大学为本科生开设的专业课程，在理论上属于酶学体系范畴，但它又是一门广泛涉及生物学领域和生物工程学范畴的理论与实际密切联系的应用科学。
因此，加强教学过程中理论与实践的衔接[2-3]，提高《酶工程》教学水平，培养合格的从事相关方向进行研究及生产的技术人才是课程教学需要探讨的主要问题[4]。
为了进一步优化《酶工程》的教学质量，恰逢培养方案修改时期，对这门课程进行教学改革的探索与研究。
1 传统酶工程课程中存在的问题酶工程是生物工程专业的主干课程，在过去的教学中，存在一些弊端：①教学内容的把握不够准确。
具体表现在单纯依照书本的章节教授，重点和难点的设定偏离。
部分专业内容讲的不够深入，而与相关专业基础课如微生物学，细胞生物学的重复内容，重复讲解。
②教学内容的系统性和完整性不够。
在酶工程课程之前，没有专门设计酶基本知识的课程，学生对于研究主体了解不深，直接进入酶工程的学习，理解有些吃力。
③前沿教学内容不够。
对于在酶工程领域的最新研究与生产技术没有加入到课堂教学中，对于酶工程在多行业应用现状了解不清。
2 酶工程课程教学改革的内容理清《酶工程》与相关课程的关系及重复内容，对教学内容进行优化。
与相关课程教师座谈，掌握相关课程内容讲解的覆盖性及深度，及时调整相关内容讲解比例。
如课程中涉及到酶生物合成的基本过程，这部分内容在基础课分子生物学中蛋白质的转录与翻译部分已经进行了详细的讲解；课程内容酶发酵动力学部分在专业课反应工程中有更为细致的讲解；原来的重点章节酶的提取与分离纯化是专业课生化分离工程的主要所讲内容。
酶工程8模拟酶
Tabushi等人将催化基团氨基引入CD得到 模拟酶。乙二胺旳引入不但使反应加速2023倍 以上，还为氨基酸旳形成造就了一种极强旳手 性环境。接近乙二胺一面旳质子转移受到克制， 从而体现出很好旳立体选择性。
N CH3
S
OH NH2 NH
NH2
转氨7酶模型
Han等人合成了一系列含核糖旳环糊 精酶模型，它兼具核酸酶、连接酶、磷酸 脂酶和磷酸化酶旳活性
研究表白，核糖中旳相临二羟基对催 化起着关键作用。它水解环状磷酸脂旳速 率提升33倍。
④ 桥联环糊精仿酶模型
桥联CD是近年来发展起来旳一类新 型仿酶模型，它旳两个CD及桥基上旳功 能基构成了具有协同包结和多重辨认功能 旳催化活性中心，能更加好旳模拟酶对底 物旳辨认与催化功能。
Breslow研究小组发展了一种新措施，试图利用 组合化学技术筛选与环糊精客体具有高选择性结合旳 小肽分子，以便取得高活性旳催化水解肽酶模型。他 们制备了含镍旳水扬酚环糊精复合物 。
在设计模拟酶方面，尽管有 上述理论做指导，但是，目前尚 缺乏系统旳定量旳理论体系。
令人欣喜旳是，大量旳实践证明， 酶旳高效性和高选择性并非天然酶所 独有，人们利用多种策略发展了多种 人工酶模型。
目前，在众多旳模拟酶中，已经 有部分非常成功旳例子，它们旳催化 效率和高选择性已能与生物酶相媲美。
第二节 模拟酶旳分类
根据Kirby分类法，模拟酶可分为：
——(1)单纯酶模型(enzyme-based mimics)，即 以化学措施经过天然酶活性旳模拟来重建和改 造酶活性； ——(2)机理酶模型(mechanism-based mimics)， 即经过对酶作用机制诸如辨认、结合和过渡态 稳定化旳认识，来指导酶模型旳设计和合成； ——(3)单纯合成旳酶样化合物(synzyme)，即某 些化学合成旳具有酶样催化活性旳简朴分子。
酶工程习题(答案全)
第一章绪论一、名词解释1、酶：是具有生物催化功能的生物大分子2、酶工程：酶的生产与应用的技术过程称为酶工程。
它是利用酶的催化作用进行物质转化的技术，是将酶学理论与化工技术、微生物技术结合而形成的新技术,是借助工程学手段利用酶或细胞、细胞器的特定功能提供产品的一门科学3、核酸类酶:为一类具有生物催化功能的核糖核酸分子.它可以催化本身RNA剪切或剪接作用，还可以催化其他RNA,DNA多糖，酯类等分子进行反应4、蛋白类酶：为一类具有生物催化功能的蛋白质分子，它只能催化其他分子进行反应。
5、酶的生产:是指通过人工操作获得所需酶的技术过程。
主要包括微生物发酵产酶，动植物培养产酶，酶提取和分离纯化等6、酶的改性是通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程,主要包括酶分子的修饰，酶固定化，酶非水相催化等7、酶的应用：是通过酶的催化作用获得人们所需要的物质或者不良物质的技术过程，主要包括酶反应器的选择和设计以及酶在各领域的应用等。
8、酶的专一性：又称为特异性,是指酶在催化生化反应时对底物的选择性，即在一定条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。
亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应。
9、酶的转换数：酶的转换数Kp。
又称为摩尔催化活性,是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数二、填空题1、根据分子中起催化作用的主要组分的不同，酶可以分为_________和____________两大类.2、核酸类酶分子中起催化作用的主要组分是__________，蛋白类酶分子中起催化作用的主要组分是________________。
3、进行分子内催化作用的核酸类酶可以分为________________，_________________。
4、酶活力是_______________的量度指标,酶的比活力是_______________的量度指标，酶的转换数的主要组分是________________的度量指标。
发酵工程研究进展
发酵工程研究进展1.发酵工程技术的发展趋势与方向发酵工程是泛指利用微生物制造或生产某些产品的过程。
它包括厌氧发酵的生产过程（如酒精、乳酸、丙酮丁醇等）和有氧发酵的生产过程（如氨基酸、柠檬酸、抗生素等）。
发酵技术是人类最早通过实践掌握的生产技术之一，产品也很多，以传统食品来说，东方有酱、酱油、醋、白酒、黄酒等，西方有啤酒、葡萄酒、奶酪等。
这些发酵食品都是数千年来凭借人类的智慧和经验，在没有亲眼看到微生物的情况下，巧妙地利用微生物生产的产品。
1.1发酵工程技术的发展发酵技术的发展经历了如下几个阶段：(1)自然发酵阶段：这个阶段为从史前到19世纪末，主要特征为人类利用自然接种的方法进行传统酿造食品的生产。
(2)纯培养厌氧发酵技术的建立：这个阶段始于19世纪末，20世纪初，主要特征为人类在显微镜的帮助下，把单一的微生物进行纯培养，在密闭容器中进行厌氧发酵生产酒精等工业产品。
(3)通气搅拌发酵技术的建立：这个阶段始于20世纪40年代，其技术特征为，成功地建立起深层通气进行微生物发酵的一整套技术，有效地控制了微生物有氧发酵的通气量、温度、pH和营养物质的供给，使得抗生素、柠檬酸、酶制剂等好氧发酵产品的生产成为可能，是现代发酵工业的开端。
(4)代谢调控发酵技术的建立：这个阶段始于20世纪60年代，其技术特征为，以生物化学和遗传学为基础，研究代谢产物的生物合成途径和代谢调节机制，选择巧妙的技术路线，人为地控制目的代谢产物的大量合成，从而得到所需产品。
(5)现代发酵工程技术的建立：这个阶段始于20世纪70年代，其主要技术特征表现在如下几个方面：①原生质体融合技术、基因工程技术的发展和在微生物菌种选育方面的应用，为发酵工程技术带来了方法上、手段上的重大变化和革命。
②计算机控制发酵技术，固定化细胞技术，发酵工程优化控制技术，先进的提取、分离、纯化技术以及现代化的发酵与提取设备的应用，使发酵工业得到了迅速的发展，并展现了广阔的前景。
固定化酶反应器的研究与进展
固定化酶反应器的研究与进展班级：姓名：学号：摘要：以生物催化剂进行生物反应的场所为酶反应器。
根据酶催化剂类别的不同，酶反应器可分为游离酶反应器，即均相酶反应器；另一类是应用固定化酶进行的非均相酶反应器，即固定化酶反应器。
游离酶由于稳定性差及不能回收重复利用而在工业应用中受到限制。
酶固定化可以通过提高酶的结构稳定性，实现酶的回收利用而克服上述问题。
然而，酶的固定化过程可能会引起酶构像的变化导致酶活的少量损失。
因此，在固定化过程中，应根据酶的自身特性及其应用目的来选择合适的固定化方法和载体，以尽量减少酶的活力损失。
关键词:固定化酶反应器，固定化酶方法，新型固定化酶反应器1.前言酶作为一种生物大分子催化剂在生物化学领域被广泛地研究和应用。
酶具有催化条件温和、高效的区域选择性和化学选择性、应用设备相对简单且易于控制，能源消耗较低、环境污染少等显著优势。
目前，酶己被广泛应用于医药、食品生产、化工和农业等领域。
酶的固定化技术就是通过物理或化学方法将酶束缚在一定区间内制成仍具有催化活性的酶的衍生物。
该方法有效克服了传统溶液酶方法稳定性差、难以重复利用等缺点。
因此,该技术在医药、生物、食品领域有着广泛的应用。
而在该项技术的实施过程中,载体材料的结构与性能对固定化效率，酶活性的保持起着重要的作用。
2.固定化酶的方法根据酶与载体的结合方式不同，可将固定化方法分为五种：包埋法、吸附法、共价连结法和交联法。
2.1包埋法包埋法是通过共价键或者非共价键将酶包裹在凝胶或纤维中的一种方法。
如Shen[1]等采用海藻酸-明胶-氢化钙三元体系包埋β-半乳糖苷酶，不仅有效地防止酶的渗出，同时很好地提高了酶的化学稳定性。
此法的优点就在于可以防止酶渗出，但对大分子底物的应用具有局限性。
2.2 吸附法吸附法是通过载体表面与酶分子间的一些次级键（如氢键、疏水作用）的相互作用制备固定化酶的方法。
如Cabrera-Padilla[2]等利用可降解的聚（羟基丁酸-羟基戊酸）吸附固定褶皱酵母假丝脂肪酶(Candida rugosa lipase)，结果表明，在50℃条件下，4 h 后，酶活还有94%，同时循环利用次数达到12 次以上。
饲料加工中的新技术与新材料
饲料加工中的新技术与新材料1. 前言饲料工业的发展与人类文明进步紧密相连。
随着人口增长和养殖业的扩大，饲料工业对科学技术的需求日益增加。
饲料加工新技术与新材料的研究和应用，不仅提高了饲料的质量和营养价值，而且促进了环境保护和可持续发展。
本文将重点介绍当前饲料加工中的一些新技术与新材料。
2. 纳米技术在饲料中的应用纳米技术在饲料领域的应用，主要集中在提高饲料的营养吸收率和生物利用率。
例如，纳米级微量元素添加剂，如锌、铜、铁等，因其表面积大，活性高，可显著提高动物对这些元素的吸收率。
此外，纳米技术还可以用于制备缓释型饲料，使饲料中的营养成分在动物肠道中缓慢释放，从而提高营养物质的消化吸收率。
3. 生物工程技术在饲料中的应用生物工程技术在饲料中的应用主要包括发酵技术和酶工程技术。
通过发酵技术，可以利用微生物将纤维素、半纤维素等难以消化的原料转化为易于消化的小分子物质，提高饲料的营养价值。
酶工程技术则可以用于制备高效酶制剂，如蛋白酶、淀粉酶等，这些酶制剂可显著提高饲料的消化率和利用率。
4. 新型环保材料在饲料中的应用随着环境保护意识的增强，新型环保材料在饲料中的应用越来越受到关注。
例如，使用植物性蛋白质替代动物性蛋白质，不仅可以减少动物性蛋白质的依赖，还可以减少抗生素的使用，降低环境污染。
另外，使用可降解塑料作为饲料包装材料，可以减少塑料垃圾对环境的污染。
5. 智能饲料技术智能饲料技术是近年来兴起的一种新技术，它通过将电子元器件、传感器等植入饲料中，实现对动物饲养环境的实时监测和调控。
例如，可以制备一种含有温度传感器的饲料，当饲料温度超过一定阈值时，传感器会发出信号，提醒饲养员采取相应措施。
这种技术可以提高饲养效率，减少资源浪费。
以上内容为本文左右。
在后续内容中，我们将进一步详细介绍饲料加工中的其他新技术与新材料，如基因编辑技术、新型添加剂等。
6. 基因编辑技术在饲料中的应用基因编辑技术，如CRISPR/Cas9系统，为饲料产业提供了新的发展方向。
《酶工程手册》
《酶工程手册》本书为国内出版的第一本专著性的酶工程手册，也是第一本由中外专家合作编写的酶工程书籍。
世界最大酶制剂生产商丹麦诺维信公司的七位专家与国内四位专家的共同参与和通力合作，确保了本书的全面性、先进性、新颖性和实用性。
希望从应对全球资源匮乏、能源短缺、气候变化和环境污染的角度，全面、系统地阐述酶工程的基本原理以及酶在解决上述重大问题方面的最新进展。
全书包括5篇、42章和5个附录，涵盖酶学基础理论，酶的生产、固定化和反应器，酶在工业、医药、农林牧渔、环保、能源等各方面的应用，酶的分子工程以及酶学与酶工程研究。
充分反映出当前酶工程研究进展日新月异的现状，以及酶工程在解决人类面临的若干重大问题方面所取得的新进展和发展的新动向。
21世纪对匮乏与污染的希望是酶酶工程是在20世纪70年代初开始形成的一门新兴学科。
近年来，随着酶分子工程技术研究的深入，特别是利用计算机辅助的酶蛋白分子的合理设计（rationaldeign）、定向进化、基因组发掘（genomemining）和宏基因组筛选（metagenomecreening）等新技术的应用，已经构建出一系列自然界没有的、性能优良、稳定性更高的工程酶（如化学修饰酶，蛋白质工程酶、模拟酶、抗体酶、进化酶和杂合酶等）；并开发出一大批种类繁多、功能特异的新型天然酶。
各种新技术研究的深入和广泛应用有力地推动了酶工程的飞速发展，扩大了酶的应用范围。
目前，酶已经普遍应用于食品、洗涤剂、发酵、皮革、纸浆和造纸、精细化工、医药、、化学分析、环境保护、能源开发、生命科学研究以及军事医学等方面。
随着以大量消耗化石资源为基础的现代的飞速发展，在极大提高人们物质生活水平的同时，也排放出大量温室气体和各种有毒、有害物质，对人类赖以生存的地球生态系统造成严重的破坏，给经济的可持续发展带来巨大困难。
面对当前资源和能源短缺以及气候变化和环境污染的压力，利用可再生的生物物质（碳水化合物）资源替代化石（碳氢化合物）资源，逐步从化石经济过渡到绿色、低碳和环境和谐的生物经济，已经成为21世纪人类经济发展的新引擎。
酶的基本概念和发展史 01
酶和工农业生产与医学实践有着 密切的关系
工业用酶：淀粉糖业 农业用酶：饲料 医疗用酶：蛋白酶 检测试剂 抗病毒等新药物开发
“绿色健康，“酶”力无限
洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、 食品（包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、 蛋白水解、和功能食品以及食用油脂）、 饲料、皮革、造纸和化工等工业领域
谢德尔，1999
什么是酶工程？
酶工程(enzyme engineering)是在1971年
第一届国际酶工程会议上才得到命名的一
项新技术，是酶制剂的大批量生产和应用 的技术。
酶工程主要研究酶的生产、纯化、固定化 技术、酶分子结构的修饰和改造以及在工 农业、医药卫生和理论研究等方面的应用。
两种不同的角度
基因组计划已经 描绘出人类完整 的生命周期“元 素表”，生命科 学研究已进入后 基因组时代。
科学
技术
社会需求
人类基因组学 及相关科学
动植物基因组学 及相关科学
微生物基因组学 及相关科学
推动
拉动
医药生物技术
Red Biotechnology
推动
拉动
农业生物技术
推动 Green Biotechnology 拉动 工业生物技术
红细胞6- 磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷症 (G6PD)
杜顺德，儿科学专家，华西医科大学儿科创始人， 是中国蚕豆病的最先发现者和命名人。
1955年粤东地区发生蚕豆病大流行，患者达 1000人以上。广东省很重视这一问题，特邀杜顺 德及其在中山医学院的长子杜传书，进行现场调 查。杜传书对蚕豆成分进行了研究，并证实患者 红细胞内缺乏6－磷酸葡萄糖脱氢酶，因而发生 急性溶血。杜传书将研究成果写成《蚕豆病》一 书，该书1987年由人民卫生出版社出版。
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酶工程新技术研究
酶工程作为一门交叉学科，成功地将生物工程、化学工程、食
品科学工程等多个领域的知识结合起来，致力于酶的生产、应用
和改良。
在这些研究领域中，酶工程研究中心一直是一个热门话题。
最近，一些新的技术和方法已经用于酶工程的研究领域，使
其在可控性、稳定性、优异的表现以及经济性等方面有了长足的
发展，例如：
1. 蛋白质工程：蛋白质工程是指利用分子生物学和遗传学等技
术来改变酶分子的基因序列和三维构造，以改变其催化活性、特
异性、热稳定性等生化性质。
这种技术已被广泛应用于药物开发、酶催化工业等领域。
近年来，越来越多的蛋白质工程技术应用于
酶制剂的发展和优化，以实现生产工艺的高效性和经济性。
2. 基因工程：基因工程是通过修改块的DNA序列，使酶分子
得以与高峰流血等环境共存，并增强其产量。
基因工程技术为酶
的生产、应用、改良提供了巨大的潜力，并为生物工艺学和发酵
技术发展奠定了基础。
3. 离子液体：离子液体是一种新型的有机无水溶液，由于其独
特的物理和化学性质，离子液体已逐渐成为一种新的绿色溶剂，
广泛应用于化学和化工领域。
在酶工程研究领域，离子液体可以用作稳定剂、催化剂、酶分离纯化介质、酶固定化载体等，大大提高了酶的催化效率和稳定性。
4. 纳米技术：纳米技术的出现，促进了许多工业领域研究的发展，酶工程也不例外。
纳米技术可以利用纳米材料构建高效的酶固定化载体、纳米生物传感器等，使酶反应的灵敏度和特异性提高。
总的来说，这些新技术给酶工程的研究带来了巨大的活力和巨大的潜力，并为发展成为更有效和经济的生物技术提供了广泛的空间和机遇。
值得指出的是，这种技术的研究也需要一个团队，一个实验室，而不是单纯靠一个人的努力。
酶工程研究的普及和发展是多个组成部分的整体，是科学进步的另一个方面。
我们应该认真对待和重视，并致力于推动酶工程研究的进一步发展。