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酶工程 Enzyme Engineering
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绪论
第一节生物催化
第二节酶工程的研究内容
第三节国内外酶制剂工业概况
医药生物技术
农业生物技术
工业生物技术
环境生物技术
材料生物技术
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工业生物技术
含义:在工业规模的生产过程中使用或部分使用生物技术来实现产品的制造,这种技术是应用微生物和生物催化剂来提供产品和服务
核心目标:大规模利用生物体系(如细胞或酶)作为催化剂实现物质转化
生物催化(Biocatalysis)
利用酶或有机体(细胞或细胞器等)作为催化剂实现化学转化的过程。
以生物催化法合成的主要产品
趋势判断和需求分析
生物催化剂在精细化学品市场中呈现强劲的增长势头。
到2020年,通过生物催化技术,将实现化学工业的原料消耗、水资源消耗、能量消耗降低30%,污染物的排放和污染扩散减少30%。
趋势判断和需求分析
目前生物催化技术已成为各公司争夺的目标并且已成为一些公司谋求发展和提升地位的工具。
Degussa、DSM、Roche、BASF、Dow、Lonza等许多跨国公司都在积极采取措施,扩大他们在生物催化领域里的生产能力。
生物催化发展的主要推动力
新产品需求(社会压力)
-健康:医药、检测
-日用品:洗涤用品、乳品、生物可降解塑料
环境(法律法规压力)
-绿色化学、能源、温室效应
新发现或基础研究(技术压力)
-基因工程/定点突变/定向进化、代谢工程、组合化学

得益/成本降低(商业压力)
-生物分离
生物催化剂工程的目标
开发生物催化剂:催化性能更好、更快,成本更低
开发生物催化剂工具:催化反应更广泛,功能更多样
改善性能: 稳定性, 活性,溶剂兼容性
开发分子模型: 新酶的快速重新设计
创造新技术: 用于新生物催化剂的开发
当前生物催化的研究热点
新酶或已有酶的新功能的开发
根据已有底物开发新的酶反应
利用突变或定向进化技术改善生物催化剂性能
利用重组DNA技术大规模生产生物催化剂
利用有机溶剂或共溶剂开发新的反应体系
体内或体外合成的多酶体系
克服底物和产物抑制
精细化工品或医药合成技术的放大
辅因子再生
生物催化剂的修饰
生物催化剂的固定化
第一节结束
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第二节研究内容
:


一. 概念:
酶工程( Enzyme Engineering)
从应用目的出发研究酶,在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质,将相应原料转化成有用的物质。是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学,是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学。
酶的定义
二. 酶工程研究简史
1926 美国的Sumner从刀豆中得到脲酶结晶(1947年诺贝尔奖)
1970 美国的Smith 发现限制性内切酶(1979年诺贝尔奖)
1969 日本固定化氨基酰化酶,第一次将固定化酶成功地应用于工业生产。——酶工程诞生
1986 美国核酶发现获得诺贝尔奖
1. 酶的发现及研究历史
人们对酶的认识起源于生产与生活实践。
夏禹时代,人们掌握了酿酒技术。
公元前12世纪周朝,人们酿酒,