生物工程酶在化工中的应用进展

摘要：在人体内，酶是一种重要的生物催化物质。我国目前的生物工程酶生产技术主要包括生物工程酶的来源、生物工程酶的生产、分散萃取和固化工艺，以及生物工程酶的应用。生物化学中的生物酶素，正逐步走进人们日常的日常生活，在化学工艺、生物制造和生物化学领域，都得到了广泛的应用。在产品研发、科学和信息技术领域有着重要的地位。本文以现代生化技术为切入点，对生物工程酶在化工中的应用进展进行了初步探索。

关键词：生物工程酶;化工领域;应用

引言

近几年来，随着我国经济的迅猛发展，科技的飞速发展，化学工业的迅速发展，给化学工业的发展提供了新的契机，但也给化学工业提出了更多的挑战。随着石油资源的不断枯竭，许多化工行业都在寻找新的发展道路。近年来，化学与化学工程与生物科技的整合日益紧密。

一、酶的定义及特征

在人体内，酶是一种重要的生物催化物质，是由有机物中的活性细胞产生的一种生物加速剂，广义上的理解是一种叫做蛋白质的生物促进物质：酶对蛋白质起到生物催化的作用。

蛋白质除了起到酶的加速剂的作用外，还具备以下特征：（1）蛋白作为一种生物工程酶的生物催化因子，具有的催化效果是其它催化因子的十倍以上;（2）专门化程度高，只对一种生物工程酶有生物催化作用，选择性范围小;（3）不稳定的特性，其自身的化学特性也是如此。例如，实验生物工程酶，可以把生物工程酶分成单一的和结合的。包含蛋白质的一类称为酶素的两种类型，没有蛋白质的一种称为辅助因子的白质。当二者结合时，酶的作用是充满了生机。但是，也有一些酶素是在产生或产生细胞它不具备酶的活性，我们称之为酶原。单胞菌只有在经历了某种刺激之后，它才会变得有活性，从而进行催化作用，正因如此，生物工程酶现在已经被广泛的应用于各种领域。

在探索的工程中，特别是在生物化学领域;被大量使用，同时它在遗传、农业、工业等领域都有着广阔的发展前景。

二、生物工程酶在化工中应用存在的优势和不足

1.优势

（1）绿色化工平台

在绿色化学领域，从生产环境上来说，生物工程酶催化的生产环境一般是常温、常压和接近中性的，投入小，能源消耗小，运行安全，是一种比较好的绿色催化剂。在皮革、纺织和造纸等领域，使用了生物工程酶，可以大幅度降低化学污染物的排放。利用生化技术可以有效地降低化工行业的能耗，减少原材料、水、能源等，从而有效地改善化工行业的环境。

（2）高效专一

高效、专一性的生物催化剂，其催化速率和反应速率均较高，比化学催化剂的期次催化效率高;转换速度。生物催化的基质和立体特异性都很高，可以通过特殊的基质进行特殊的反应，从而可以高效地制备出一些难以进行的手性化合物。

（3）愈发广泛的覆盖面

酶素被广泛地用于许多工业，如洗涤剂，日用化学品，皮革和纺织。同时，生物工程酶和生物工程酶也将逐步替代化学和化学催化剂。世界上有很多知名的化工企业已经转型，比如美国孟山都公司、杜邦公司等。而且，随着医药行业的发展，生物催化剂的需求量也会越来越大。

2.劣势

生物工程酶的不足之处是：相对自然酶来说，生物工程酶遇热容易分解，不稳定;有些表面活性剂不能与它兼容;生物工程酶可以通过微生物来制造，但种类很少，因此，它的成本相对较高;在化学工业中，生物工程酶的生产，最早是从高产出的产物开始的。在更广泛的化学基础原材料中，要将其工业化应用到更广泛的领域，仍然存在着许多问题。

三、酶法在中药提取中的应用进展探讨

1.黄酮的提取

黄酮是中草药银杏叶中的一种物质，通常具有糖苷和游离两种形态。以往的提取的方式的是水提法，水提法只萃取了以糖苷为核心的可溶性组分，而大量的油溶性和不溶于水的自由态的黄酮类化合物难以萃取。日本高根芳春率先采用生物工程酶萃取技术，将含油溶性物质的银杏叶片加入水和纯水的混合物中，加入糖苷酶，在PH为6.0，50℃时，进行糖化反应。通过这种方法，可以将不能溶解的活性组分转化为水溶性的糖苷，从而可以在较短的时间内，迅速的将其萃取，并且可以大幅度的提高其萃取效率。

2.植物多糖的提取

已有学者在对苦瓜的水溶性多糖和去蛋白进行研究时，将纤维素生物工程酶和中性蛋白生物工程酶同时添加到苦瓜中。经正交实验，得到的最佳水解条件是：水解时间48h，PH约7.0，生物工程酶加量10%，纤维素生物工程酶，50℃，PH6.0，生物工程酶用量5%。

3.皂苷类化合物的提取

将纤维素酶用于三七总皂苷的提取，加入生物工程酶的三七总皂甙含量比未加生物工程酶的三七皂甙含量高25.1%。结果表明，两种检测方法的组成无明显差别，因此，添加生物工程酶不会对活性组分造成损害。结果表明，生物工程酶解法对皂苷类化合物的总活性组提取率可达89.2%。

4.真菌多糖的提取

利用复合酶法萃取真菌多糖，将纤维素酶、果胶酶、蛋白酶按照一定的比例混合，在45℃下生物工程酶解，需要40分钟，加热到85℃，再用温水浸泡1个小时，可以大大提高真菌多糖的萃取率，同时还能缩短萃取时间。

四、生物工程酶在化工中的应用

1.洗涤剂工业中生物工程酶的应用

生物工程酶在洗涤行业中的应用已经有将近一个世纪了。在化学工业中使用最多、使用最多的就是生物工程酶清洁剂。将胰生物工程酶加入到洗衣液中，可以在极低的清洗温度下快速清洗衣服。第二次世界大战以后，西欧和美国才逐步推广使用含有生物工程酶的清洁剂。1970年代初期，NOVO公司将生物工程酶、惰性填料与蜡结合起来，使生物工程酶粒子产生生物工程酶，而在不断的研究中，他们采用了胶囊技術，将现有的生物工程酶转化为生物工程酶。这就解决了酶素的不足，而合成的复合酶素清洁剂，也是推动了酶素清洁剂的发展。上个世纪80年代以后，无论是质量、剂型、品种，都得到了极大的提高和发展。

2.酒精、有机酸在酒精、有机酸等工业中的应用

酒精和有机酸作为非常重要的化工产品，主要是通过微生物发酵工艺来实现。它必须要经过淀粉生物工程酶的加工，在将其分解为糖的过程中，这样可以让微生物更好的吸收，并且将其转化为酒精和有机酸。在酒精生产中，对淀粉类物质进行糖化的研究，其发展历程是由小麦芽糖向曲霉菌转变，而曲霉菌由固态发酵到液态发酵。从淀粉到糖的转变，是酒精行业发展的一个长期难题。日本于六十年代成功地实现了双生物工程酶淀粉制糖，并将其分离出来，以促进其独立的生产。此后，商业酶素产品出现了一种不断发展的态势。在双生物工程酶技术的推广和推广的基础上，我国的酒精产业在化工生产中已取得了一定的进展，并在一定程度上推动了我国的传统酒精产业向现代化方向迈进。有些有机酸的产生往往是通过像柠檬酸、乳酸和苹果酸等生物工程技术来实现的，淀粉是它的主要原材料，它与酒精相似，而新的生物工程酶的水解技术被引入，从而取得良好的经济效益。

3.纺织、皮革及日化用品等中生物工程酶的应用

从纺织工业的用途来看，主要用于织布的退浆，这个阶段所需的碱、氧水、硫酸等可以由淀粉生物工程酶代替，纤维素生物工程酶用于减少纤维和纤维的混合。生物工程酶技术已用于皮革的生产，称为生物工程酶法制革。利用蛋白生物工程酶和脂肪生物工程酶对皮革进行加工，不仅能使皮革的品质得到显著改善，还能有效地降低污水的排放。

在皮革工业中，生物工程酶类物质的用途也非常广泛，利用生物工程酶进行皮革的脱毛和软化，早在七十年代就开始流行起来，利用脂肪生物工程酶和蛋白生物工程酶对皮革进行处理，不但可以提高产品的品质，而且还可以减少污水的污染。而在造纸行业，使用的生物工程酶则更加普遍。

在再生纸业中，生物工程酶类物质的使用主要有：能使纸浆在漂白阶段产生一定的促进作用，从而可以节省漂剂，使浆液漂白后的白度明显增加;而对纤维进行改性和脱墨的主要是淀粉生物工程酶和纤维素生物工程酶，它们能帮助脱墨，并能提高脱墨浆的白度，同时还能改进过滤性能，使纸巾柔软度更好;在改性和治理污水中，它的主要功能是漆生物工程酶，它能提高含机浆液的湿强度，并能促进废水的色度和BOD/COD的下降。在牙膏中加入一些酶素，可以有效的清洁牙齿，还可以有效的防止龋齿;可以用于护肤，消炎，抗辐射，延缓肌肤老化。

4.生物生物工程酶在石油炼化技术中的应用

在原油、天然气及主要化工产品价格波动较大的情况下，石油炼制厂为了进一步提升催化过程的效率，并研制出一种新的催化剂，以取代传统的原材料。生物生物工程酶作为一种新型的催化剂，在有机合成中取代常规的化学催化剂已经引起了人们的关注。利用生物生物工程酶对石化工业的发展具有重大意义。生物生物工程酶作为一种新型的催化剂，在有机合成中取代常规的化学催化剂已经引起了人们的关注。尤其是通过对活性物质的立体选择性，可以合成糖类、核酸、氨基酸、多肽、抗生素等特定的化合物。近年来，利用生物生物工程酶进行分离、净化，并发展了固定化法、生物反应器等，使其在石油化工领域的应用有了长足的发展。

五、结束语

总而言之，随着生物工程酶的品質和种类的提高，原本只是一种水解生物工程酶，但在不断的研发中，却出现了越来越多的新的酶素。这就导致了生物工程酶的用途越来越广，特别是在化学工业中，生物工程酶的使用效果更好，而将其与生物化学的结合，可以促进我国的化工业的发展，也可以促进我们的经济发展，同时，生产出更多的高质量的化工产品。

参考文献

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作者简介：汪寄宇，1969.08.01，男，江苏宿迁，汉，大学本科，工程师（拟申报高工），研究方向：生物化工。