酶工程

enzyme engineering

定义：酶制剂在工业上的大规模应用，主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。

学科：生物化学与分子生物学_酶

相关名词：酶 催化 分离 纯化

图片来源：视觉中国

【延伸阅读】

酶是决定生物反应速率并控制复杂代谢过程的生物催化剂，酶能够以化学催化剂无法比拟的效率对反应进行催化。作为绿色催化剂，酶也契合了安全、健康和环保的工业生产发展趋势。

酶工程是将酶学理论和现代化学技术相结合所产生的一门新兴科学技术，广泛应用在医药行业、食品行业、环保及能源开发等领域。酶工程在生物代谢产物制备、抗生素生产、制药工业以及临床体外检测试剂等领域中广泛应用，使医药工业健康、持续发展获得更强大的技术支撑。酶工程关键技术在食品烘焙、啤酒酿造、调味品制造和食品保鲜等方面的应用，促进了原料开发、工艺改进，极大地提高了产品质量。酶工程技术可以将人们生活、生产过程中产生的含有大量蛋白质的垃圾处理后再次应用到畜牧业产品中，在节约能源的同时提高资源循环效率、减少环境污染、降低生产成本、改善畜牧养殖环境。

酶工程技术主要包括酶的改造技术、酶的分离纯化技术和酶的催化工程技术。天然酶经过长期的进化，形成了适应生物体内环境的催化特性，往往无法满足工业生产的需要，因而需要对天然酶进行改造，优化酶的催化特性，提升反应稳定性以满足工业生产的需要。常用的酶改造技术主要包括核酸层面的修饰及蛋白质层面的化学修饰。酶的分离、纯化是酶制剂生产过程中的重要环节，酶的分离纯化主要包括粗提取、进一步纯化及成品加工等步骤。一般固液分离后即可获得粗酶液，其浓度和纯度较低，通过进一步纯化可实现酶液的浓缩和除杂。纯化方法包括沉淀分离、萃取分离、离心分离、过滤、分子筛层析和离子交换层析等。纯化后的酶溶液一般还需进行浓缩、干燥及结晶，以获得较高纯度的成品酶制剂。为提高酶的利用效率并满足复杂工业应用的要求，介质工程、酶固定化、体外多酶催化体系和酶反应器等酶工程技术为酶在催化工程中的应用提供了助力。