八、酶工程

這是一種利用生物的酶體系或細(xì)胞、細(xì)胞器所有的某種特殊的催化化學(xué)反應(yīng)的功能，生產(chǎn)各種生化產(chǎn)品的現(xiàn)代生物技術(shù)。

酶作為一種奇特的蛋白質(zhì)，能催化生物體內(nèi)上千種化學(xué)反應(yīng)。這種生物催化劑使生化反應(yīng)能在常溫常壓下進(jìn)行，而且催化效率非常高。例如，用過氧化氫酶催化，使過氧化氫水解為水及氧氣的反應(yīng)，比用鐵作催化劑，速度快100億倍。不僅如此，酶催化的各種反應(yīng)的物料轉(zhuǎn)化率及能量轉(zhuǎn)化率，也是任何化工廠都達(dá)不到的。利用酶的這些特性建立起來的酶工程，自有其他工程技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)代生物技術(shù)中的酶工程主要指酶的分離制備和應(yīng)用技術(shù)，包括酶制劑的開發(fā)和生產(chǎn)、固定化技術(shù)、酶分子的化學(xué)修飾、酶反應(yīng)裝置的研究與設(shè)計以及酶的分離和提純等。這種技術(shù)發(fā)展很快。除了傳統(tǒng)的酶制劑——α淀粉酶、蛋白酶、糖化酶等生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大以外，應(yīng)用異構(gòu)酶生產(chǎn)果葡糖漿、應(yīng)用β淀粉酶生產(chǎn)高麥芽糖的產(chǎn)業(yè)也越來越發(fā)展。用于醫(yī)療臨床的酶制劑和各種工業(yè)用途的酶制劑。如乙醇脫氫酶、氫化酶的研制和生產(chǎn)，正在加緊進(jìn)行之中。

酶工程特別重視固相酶技術(shù)和固定化細(xì)胞技術(shù)的開發(fā)。生物工程師試圖利用基因工程，將需要經(jīng)過一系列復(fù)雜反應(yīng)才能獲得最終產(chǎn)品的酶體系全部提純出來，裝在酶反應(yīng)器中，使生產(chǎn)的物料轉(zhuǎn)化率得到提高，一次便可獲得純度極高的產(chǎn)品，工藝也變得簡單而易于控制。固定化細(xì)胞技術(shù)將生物細(xì)胞同它的酶體系一起裝在生物反應(yīng)器中生產(chǎn)產(chǎn)品，不需要從細(xì)胞中將酶提取和純化，可以降低成本，減少酶的損失，并使酶處于天然環(huán)境中，更為穩(wěn)定。由于有這些優(yōu)點(diǎn)，固定化細(xì)胞技術(shù)迅速應(yīng)用于生產(chǎn)，顯示出比發(fā)酵法工藝生產(chǎn)產(chǎn)品更大的優(yōu)越性。比如，用發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸，物料轉(zhuǎn)化率最高不過60%上下，而用固定化細(xì)胞技術(shù)生產(chǎn)天門冬氨酸，物料轉(zhuǎn)化率則可達(dá)90%以上。