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酶的发展现状
摘要： 本文简单介绍了酶在过去几年的发展历史和随着社会的发展对经济、科学、市场等各行业的影响以及今后的发展方向。综述了酶的精炼过程、历史阶段和对于发展存在的问题，并针对酶推动食品业和化工业发展进行了详细的论述，并且着重于酶催化作用的应用。用酶对棉纤维进行前 的处理；纺织、原料和化妆品的出现,将刺激工业酶的增长； 酶将洗涤剂朝低磷或无磷化的方向发展。 关键词：酶、发展、阶段、应用、生活、工业
在讨论酶的发展现状之前，我们首先对酶工程的发展作以简单的介绍．
１、酶工程发展情况简介 原始的酶工程要追溯到人类的游牧时代。那时候的牧民已经会把牛奶制成奶酪, 以便於贮存．他們从长期的实践中 摸索出一套制奶酪的经验, 其中关键的一点是要使用少量小 牛犊的胃液．用现代的眼光看那就是在使用凝乳酶。此后, 在开发使用酶的早期, 人們使用的酶也多半來自 动物的脏器和植物的器官．例如, 从猪的胰脏中取得胰蛋白
酶來软化皮革；从木瓜的汁液中取得木瓜蛋白酶來防止啤酒 混浊；用大麦麦芽的多种酶來酿造啤酒；等等． 1894 年，日本科学家首次从米曲霉中提炼出淀粉酶， 并将淀粉酶用作治疗消化不良的药物，从而开创了人类有目 的地生产和应用酶制剂的先例。1908 年，德国科学家从动 物的胰脏中提取出胰酶(胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶的混 合
物)，并将胰酶用于皮革的鞣制。同年，法国科学家从细菌 中提取出淀粉酶，并将淀粉酶用于纺织品的退浆。1911 年， 美国科学家从木瓜中提取出木瓜蛋白酶，并将木瓜蛋白酶用 于除去啤酒中的蛋白质浑浊物。此后，酶制剂的生产和应用 就逐步发展起来了。然而，在此后的近半个世纪内，酶制剂 的生产一直停留在从现成的动植物和微生物的组织或细胞 中提取酶的方式。这种生产方式不仅工艺比较复杂，而且原 料有限，所以很难进行大规模的工业生产。1949 年，科学 家成功地用液体深层发酵法生产出了细菌 α-淀粉酶，从此揭 开了近代酶工业的序幕。 早在 1916 年，美国科学家就发现，酶和载体结合以后， 在水中呈不溶解状态时，仍然具有生物催化活性。但是，系 统地进行酶的固定化研究则是从 20 世纪 50 年代开始的。 1953 年，德国科学家首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然 后将淀粉酶等与这种载体结合，制成了固定化淀粉酶。1969 年，日本科学家首先在工业上应用固定化氨基酰化酶生产出L-氨基酸。同年，各国科学家开始使用“酶工程”这一名称来 代表生产和使用酶制剂这一新兴的科学技术领域。1971 年， 第一次国际酶工程学术会议在美国召开，会议的主题就是固 定化酶的研制和应用。20 世纪 70 年代后期，酶工程领域又 出现了固定化细胞(又叫做固定化活细胞或固定化增殖细胞) 技术。固定化细胞是指固定在一定空间范围内的、能够进行 生命活动的并且可以反复使用的活细胞。1978 年，日本科 学家用固定化细胞成功地生产出 α-淀粉酶。 我们知道，细胞中的一些物质之所以不能分泌到细胞 外，原因之一就是细胞壁起到了阻碍作用。科学家设想，如 果将细胞壁除去，就有可能使
比较多的胞内物质分泌到细胞 外，这就是科学家开展固定化原生质体研究的意图。1986 年，我国科学家利用固定化原生质体发酵生产碱性磷酸酶和 葡萄糖氧化酶等相继获得成功，为酶工程的进一步发展开辟 了新的途径。 近 20 年来，在固定化酶、固定化细胞和固定化原生质体 发展的同时，酶分子修饰技术、酶的化学合成以及酶的人工 合成等方面的研究，也在积极地开展中，从而使酶工程更加 显示出广阔而诱人的前景。 然而, 随着酶的开发应用的扩展, 這些从动植物中取得 的酶已经远远不能满足需要了．
人們把眼光转向了微生物． 微生物是发酵工程的主力军．在发酵工程里（或者說在 自然界也一样）, 微生物之所以有那么大的神通, 能迅速地 把一种物质转化为另一种物质, 正是因为它們体内拥有神奇 的酶, 正是那些酶在大显神通．說到底, 发酵作用也就是酶 的作用． 微生物种类繁多, 微生物繁殖奇快．要发展酶工程, 微 生物自然应该是人們获取酶、生产酶的巨大宝库、巨大资 源．事实上, 目前酶工程中涉及到的酶绝大部分來自於微生 物． 所谓酶工程, 可以分为两部分．一部分是如何生产酶, 一部分是如何应用酶．用微生物來生产酶, 是酶工程的半壁 江山． 生物体内的一切化学变化，都是在生物催化剂酶的催化 下进行的。它具有专一性强、效率高、反应条件温和、不污 染环境等特点。科学家将酶引入工业，这种技术也就是我们 所说的酶工程，酶工程的发展经历了四个阶段。 自 18 世纪初斯伯塞尼发现酶后，经过一个多世纪，人们 未能将酶应用到生产上。直到 1894 年，淀粉
酶作为助消化 药物首先登上生产舞台，可谓第一个商品化的酶制剂。到本 世纪 60 年代末，工业化生产的酶制剂只有 30 多种，且大多 是发酵工业，靠活的细菌生产，经过纯化，应用时，再溶于 液体中，称为可溶酶，大多用在食品、制酒、制革等工业。 比如，用淀粉酶来水解淀粉，制造葡萄糖，用蛋白质酶来水 解蛋白质等。这是酶工程的第一阶段。 酶工程的第二阶段是针对第一阶段的缺点而革新的，因 为可溶酶在酸、碱、高温或有机溶剂中不稳定，容易失去催 化活性，且经常只能使用一次，不能回收。因此，科学家针 对可溶酶这些弱点，试图通过物理或化学方法，将可溶酶固 定在不溶性载体上，使它成为不溶于水且具催化活性的酶衍 生物。这就是所谓固定化酶。1969 年，日本生物化学家千 畑一郎首先将固定化酶应用于生产。他将氨基酸化酶固定在 DEAE——葡萄糖凝胶上，成功地分离了 DL——混旋氨基 酸，获得纯净具有活性的 L——型氨基酸。从而，开创了酶 工程的第二阶段，即固定化酶阶段。 酶固定化后，具有一定的机械强度，装入酶反应器中可 使生产连续化、自动化。同时，也提高了对酸、碱、热的稳 定性。这对提高生产效率，节约能源，降低成本等均起了前 所未有的作用。 酶工程的第三阶段是固定化酶系统和固定化活细胞技术 联合生产的过程，称为第三代酶工程。其特点是将活的酵母 细胞用长拉胶(从海藻中提取的特殊胶）包扎，制成颗粒状，
装入酶反应器，反应器通过糖液就可产生酒精。在反应过程 中，酵母仍可生长繁殖，不断地补充反应器中酶的数量，使 反应器可连续使用