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酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用2024/4/3酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用2024/41一、氨基酸生產(chǎn)酶在氨基酸生產(chǎn)上的用途有二種：①用于DL-氨基酸的拆分，得到L-氨基酸。②直接合成L-氨基酸。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用一、氨基酸生產(chǎn)酶在氨基酸生產(chǎn)上的用途有二種：酶工程第15章蘭21．DL-氨基酸的拆分化學(xué)合成的氨基酸都是外消旋體，其中只有L-型具有生理活性。先將DL-氨基酸進(jìn)行酰化（在氨基上加一個(gè)乙?；?，再用?；杆釲-型氨基酸上的乙?；?，得到L-氨基酸；體系中剩下的?；疍-氨基酸可用消旋酶消旋，重新轉(zhuǎn)變成?；疍L-氨基酸的外消旋體，由?；咐^續(xù)拆分，直至幾乎全部轉(zhuǎn)變成L-氨基酸。這種方法已在丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸、纈氨酸的生產(chǎn)上應(yīng)用。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用1．DL-氨基酸的拆分化學(xué)合成的氨基酸都是外消旋體3DL-色氨酸的酶法拆分酰化酶來自曲霉、青霉、假單胞桿菌、酵母以及動(dòng)物腎臟等。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用DL-色氨酸的酶法拆分?；竵碜郧?、青霉、假單胞桿4固定化酶用于氨基酸拆分工業(yè)上是用固定化?；高M(jìn)行連續(xù)拆分的。將?；腹潭ㄔ贒EAE-SephadexG-25上，可用于五種氨基酸的拆分，一個(gè)1000升的酶柱月產(chǎn)量為10～32噸。將?；赣萌姿崂w維包埋后裝柱，用于?；疍L-色氨酸的拆分，在45℃連續(xù)工作50天，酶活力只損失25~30％，用4kg酶柱進(jìn)行試驗(yàn)，每千克固定化酶可生產(chǎn)400kgL-色氨酸。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用固定化酶用于氨基酸拆分工業(yè)上是用固定化?；高M(jìn)行連續(xù)52．L-氨基酸合成賴氨酸是必需氨基酸之一，大量用于強(qiáng)化食品、飼料和作為輸液成分。賴氨酸主要以發(fā)酵法生產(chǎn)。1982年日本采用福林的發(fā)明，以環(huán)己烷為原料，經(jīng)加成反應(yīng)、氨化及重排反應(yīng)，生成DL-α-氨基己內(nèi)酰胺，利用一種盧氏隱球酵母菌產(chǎn)生的L-氨基己內(nèi)酰胺酶將其水解使L-體開環(huán)而成L-賴氨酸，剩下的D型體經(jīng)無色桿菌的消旋酶作用而重新成為DL體。在最適反應(yīng)條件下（pH8.0，40℃），使用10％的底物，可定量地轉(zhuǎn)變成L-賴氨酸。酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用2．L-氨基酸合成賴氨酸是必需氨基酸之一，大量用于強(qiáng)6賴氨酸的酶法拆分+L-賴氨酸酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用賴氨酸的酶法拆分+L-賴氨酸酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在7天冬氨酸的酶法直接合成

天冬氨酸是一種保健藥，具有增強(qiáng)機(jī)體抵抗力，消除疲勞，促進(jìn)肝功能，解除氨毒等作用。它是唯一只用酶法生產(chǎn)的一種氨基酸。以化學(xué)法容易合成的氨和富馬酸（fumaricacid，延胡索酸）為原料，用大腸桿菌天冬氨酸酶進(jìn)行反應(yīng)，可以定量地合成天冬氨酸。酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用天冬氨酸的酶法直接合成天冬氨酸是一種保健藥，具有增強(qiáng)8固定化細(xì)胞生產(chǎn)L-天冬氨酸將大腸桿菌細(xì)胞包埋在聚丙烯酰胺凝膠里，在含有Mg2＋的富馬酸溶液中浸漬1～2天后裝柱，在37℃下通入底物溶液，將流出液調(diào)節(jié)到pH2.8，冷卻后天冬氨酸即結(jié)晶析出，收率可達(dá)100％。這種固定化酶很穩(wěn)定，37℃下的半衰期為120天，一個(gè)1000L的酶柱一天可生產(chǎn)2噸L-天冬氨酸。若改用κ-角叉菜膠包埋，再用己二胺處理，可進(jìn)一步提高酶的穩(wěn)定性，半衰期可達(dá)680天，生產(chǎn)能力提高15倍。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用固定化細(xì)胞生產(chǎn)L-天冬氨酸將大腸桿菌細(xì)胞包埋在聚丙烯9二、有機(jī)酸生產(chǎn)

L-蘋果酸是食品工業(yè)上的酸味劑，在化工、印染、醫(yī)藥品生產(chǎn)上也有不少用途，可用發(fā)酵法和酶法生產(chǎn)。酶法是以富馬酸為原料，以富馬酸酶催化加水合成的。生產(chǎn)實(shí)踐上是以固定化的產(chǎn)氨短桿菌或黃色短桿菌作為催化劑來催化的。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用二、有機(jī)酸生產(chǎn)L-蘋果酸是食品工業(yè)上的酸味劑，在化工10有機(jī)酸生產(chǎn)

L（+）酒石酸也是一種食用酸，可以從葡萄酒副產(chǎn)物酒石中提取，但產(chǎn)量有限。用化學(xué)合成法也能制造酒石酸，但產(chǎn)物是DL型，水溶性較L(+)酒石酸差，不利于應(yīng)用。酶法合成酒石酸是首先在鎢酸鈉催化下，使馬來酸（maleicacid，順丁烯二酸）與過氧化氫反應(yīng)，生成環(huán)氧琥珀酸，再用微生物的環(huán)氧琥珀酸水解酶催化開環(huán)而成為L（+）酒石酸。產(chǎn)生環(huán)氧琥珀酸水解酶的微生物有假單胞桿菌、產(chǎn)堿桿菌、無色桿菌、根瘤菌、土壤桿菌、諾卡氏菌等。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用有機(jī)酸生產(chǎn)L（+）酒石酸也是一種食用酸，可以從葡萄酒11L(+)酒石酸的酶法合成酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用L(+)酒石酸的酶法合成酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化12三、合成甜味劑生產(chǎn)天苯肽（L－天冬酰－L－苯丙氨酸甲酯）、糖精（鄰苯甲?；酋啺封c）、甜蜜素（環(huán)己基氨基磺酸鈉）等屬于合成甜味劑。

天苯肽是一種低熱甜味劑，其甜度為蔗糖的200倍。酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用三、合成甜味劑生產(chǎn)天苯肽（L－天冬酰－L－苯丙氨酸甲13嗜熱菌蛋白酶催化天冬氨酸和苯丙氨酸反應(yīng)生成天苯肽，其中天冬氨酸的氨基必須保護(hù)（芐氧甲酰化），苯丙氨酸的羧基必須甲酯化，以避免形成Asp－Asp、Phe－Phe、Phe－Asp等副產(chǎn)物。天苯肽的酶法合成CbzAsp＋PheOmeCbzAsp－PheOme嗜熱菌蛋白酶

酶反應(yīng)產(chǎn)物用鈀碳催化進(jìn)行氫解，脫去芐氧羰基，得到最終產(chǎn)物。在生產(chǎn)中通常使用化學(xué)合成的外消旋DL－苯丙氨酸甲酯為底物，反應(yīng)后剩下的D－苯丙氨酸甲酯可以分離出來，經(jīng)消旋酶消旋后繼續(xù)使用。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用嗜熱菌蛋白酶催化天冬氨酸和苯丙氨酸反應(yīng)生成天苯肽，其14四、洗滌劑制造衣物污染血漬、汗?jié)n、牛奶、果汁、油脂等污物后很難洗凈，若在洗滌劑中添加相應(yīng)的酶，則較容易洗凈。洗滌劑中添加蛋白酶可使蛋白質(zhì)成為易溶狀態(tài)而容易洗去，現(xiàn)在市場上銷售的加酶洗衣粉中就是添加了耐熱的堿性蛋白酶。用于洗滌劑的酶除了要求在50℃堿性(pH9～11)條件下穩(wěn)定外，還必須在洗滌劑的主要成分如陰離子表面活性劑、金屬螯合劑三聚磷酸鈉、過硼酸鈉等存在下不致失活。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用四、洗滌劑制造衣物污染血漬、汗?jié)n、牛奶、果汁、油脂等15堿性蛋白酶的生產(chǎn)雖然許多細(xì)菌、霉菌、放線菌都可以生產(chǎn)堿性蛋白酶，但在工業(yè)上考慮到高產(chǎn)、培養(yǎng)管理方便、使用安全，大都采用地衣芽孢桿菌作為堿性蛋白酶的生產(chǎn)菌。使用100～200立方米的發(fā)酵罐，通氣攪拌培養(yǎng)，在最佳條件下，經(jīng)過1～2天培養(yǎng)液中積累的蛋白酶可達(dá)2g/L，用溶劑沉淀法或鹽析法將酶析出。酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用堿性蛋白酶的生產(chǎn)雖然許多細(xì)菌、霉菌、放線菌都可以生產(chǎn)16堿性蛋白酶粒的制造酶經(jīng)干燥磨粉后，將其與聚乙二醇、乙氧基脂肪醇、CMC(羧甲基纖維素)等的溶液混合，噴霧造粒；或?qū)⑵渑c鹽類(Na2SO4·CaSO4)、糊精、CMC、海藻酸鈉、聚乙二醇等一起加水調(diào)成糊狀，擠壓造粒。再在顆粒表面噴涂蠟質(zhì)而成為直徑0.2～0.5mm的酶粒。酶粒表面涂膜可以增加酶在洗滌劑中的穩(wěn)定性。這種酶在37℃、相對濕度76％時(shí)保存6個(gè)月，失活＜10％。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用堿性蛋白酶粒的制造酶經(jīng)干燥磨粉后，將其與聚乙二醇、乙17其他加酶清洗劑工業(yè)過濾器出現(xiàn)堵塞是很麻煩的事，雖說可用反清洗和澄清溶液循環(huán)等措施來預(yù)防，但仍免不了出現(xiàn)堵塞。加酶清洗液可以有效地解決這類問題。清洗液通常是由酶和去垢劑組成。合適的配方取決于具體應(yīng)用，例如，胰蛋白酶和木瓜蛋白酶用于清除乳品濾器的堵塞；α-淀粉酶和β-葡聚糖酶用于酵母和谷物過濾器；纖維素酶和果膠酶用于葡萄糖和果汁等的過濾器。酶也用在清潔管道、熱交換器、儲罐內(nèi)外的固形物或膜狀覆蓋物的清洗劑中。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用其他加酶清洗劑工業(yè)過濾器出現(xiàn)堵塞是很麻煩的事，雖說可18五、皮革加工豬、牛、羊皮制革時(shí)，首先要除去皮上的毛，然后才能進(jìn)一步加工鞣制成革。過去脫毛工藝沿用石灰、硫化鈉浸漬，不僅時(shí)間長，工序多，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，污染嚴(yán)重。原料皮中的纖維蛋白（膠原）是皮革的有用成分，而少量其它非纖維蛋白則存在于纖維間隙和毛囊周圍，這些蛋白含量雖少，但如不去除，毛根不易松動(dòng)，制成的皮革僵硬不軟。目前在制革工業(yè)中已采用酶法脫毛工藝。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用五、皮革加工豬、牛、羊皮制革時(shí)，首先要除去皮上的毛，19制革用酶的種類和來源制革所用酶的種類有放線菌蛋白酶、霉菌蛋白酶、細(xì)菌中性和堿性蛋白酶。此外，皮的軟化是制革工業(yè)中的一個(gè)重要工序。采用酸性蛋白酶和少量脂肪酶進(jìn)行皮革軟化，可以很好地除去污垢，使皮革松軟透氣，提高皮革質(zhì)量。蛋白酶只分解間隙蛋白，不作用于膠原。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用制革用酶的種類和來源制革所用酶的種類有放線菌蛋白酶、20酶在裘皮制作中的應(yīng)用毛皮(裘皮)過去是用米硝法熟制，將帶毛生皮投入米粥中任其自然發(fā)酵，通過微生物繁殖，并生成有機(jī)酸等，使皮板中間的間隙蛋白溶解，然后取出晾干搓揉而成裘皮。這種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，周期長，浪費(fèi)糧食，污染環(huán)境，成品裘皮有臭味。用甲醛或鉻鹽鞣制裘皮，雖無上述缺點(diǎn)，但裘皮欠輕軟。利用蛋白酶消化間隙蛋白，使皮纖維松散，結(jié)合化學(xué)鞣制，可徹底革新工藝，提高裘皮質(zhì)量。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用酶在裘皮制作中的應(yīng)用毛皮(裘皮)過去是用米硝法熟制21酶法制裘皮

這種工藝目前在我國裘皮工業(yè)中廣泛采用，其優(yōu)點(diǎn)如下：a．裘皮軟、暖、輕，手感好，無臭，可以水洗。b．出皮率增加10％。c．生產(chǎn)周期縮短一半，節(jié)約原料，降低成本。用于裘皮軟化的酶是霉菌中性、酸性蛋白酶，控制好軟化條件，達(dá)到軟化而不脫毛是這個(gè)工藝的關(guān)鍵。酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用酶法制裘皮這種工藝目前在我國裘皮工業(yè)中廣泛采用，其優(yōu)22六、明膠、膠原纖維生產(chǎn)明膠生產(chǎn)以獸皮為原料，傳統(tǒng)的方法是先用石灰水浸漬除去油脂和雜蛋白等，水洗中和后在70～90℃抽膠，使膠原轉(zhuǎn)化成明膠。抽提溫度越低且浸灰時(shí)間越長則明膠質(zhì)量越好，這種工藝浸灰時(shí)間長達(dá)數(shù)月，工序多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，出膠率低、能量消耗大。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用六、明膠、膠原纖維生產(chǎn)明膠生產(chǎn)以獸皮為原料，傳統(tǒng)的方23明膠生產(chǎn)用蛋白酶凈化膠原可代替浸灰工藝，方法如下：先將皮塊脫脂洗凈，用食鹽溶液抽提除去鹽溶性蛋白質(zhì)，再加蛋白酶消化除去膠原纖維以外的間隙蛋白質(zhì)，用水洗凈后再用熱水抽膠，制成的明膠質(zhì)量好，收率增加，并可縮短生產(chǎn)周期。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用明膠生產(chǎn)用蛋白酶凈化膠原可代替浸灰工藝，方法如下：先24明膠生產(chǎn)將膠原凈制后再溶于稀酸溶液中使成為粘稠膠液，濾去雜質(zhì)后，一經(jīng)中和膠原纖維便沉淀析出，將膠原收集后置60～70℃加熱數(shù)分鐘便可完全轉(zhuǎn)變?yōu)槊髂z，這種明膠純度高，質(zhì)量好，生產(chǎn)周期僅為數(shù)天，且明膠的收率幾乎達(dá)100%。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用明膠生產(chǎn)將膠原凈制后再溶于稀酸溶液中使成為粘稠膠液，25七、廢物處理和飼料加工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的稻草、麥秸以及廢紙等纖維素物質(zhì)可用纖維素酶水解成葡萄糖。生產(chǎn)纖維素酶的微生物大多數(shù)選用木酶，主要是綠色木霉、端西木霉、康氏木霉等。用纖維素酶在反應(yīng)器中水解纖維素生產(chǎn)葡萄糖，1m3

反應(yīng)器1小時(shí)可以生產(chǎn)10磅葡萄糖，一個(gè)配備20個(gè)100m3

反應(yīng)器的工廠一年可以由纖維素生產(chǎn)10萬噸葡萄糖。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用七、廢物處理和飼料加工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的稻草、麥秸以及廢紙26飼料加工為了提高家禽家畜的飼料利用率，可往飼料中添加纖維素酶、酸性蛋白酶、果膠酶、半纖維素酶、α－淀粉酶以及溶菌酶等酶制劑，尤其是添加溶菌酶可使飼料中的酵母和霉菌細(xì)胞溶解，細(xì)胞內(nèi)容物易于釋出而提高飼料利用率。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用飼料加工為了提高家禽家畜的飼料利用率，可往飼料中添加27八、紡織工業(yè)在紡織工業(yè)中，為了增強(qiáng)纖維的強(qiáng)度和光滑性，便于紡織，需要先行上漿。將淀粉用α-淀粉酶處理一段時(shí)間，使粘度達(dá)到一定程度就可用作上漿的漿料。紡織品在漂白、印染之前，還須將附著在織物上的漿料除去，這叫退漿。用耐熱性良好的細(xì)菌α-淀粉酶代替堿法退漿具有許多優(yōu)點(diǎn)：

加熱溫度低(由90～100℃降低到60～65℃)，

時(shí)間短(由11～12小時(shí)縮短到0.5～1小時(shí))，退漿率高(由60％增加到85％以上)，染色均勻，織物不易損傷。酶法退漿尤其適合于一些不耐熱的化纖織物。有些紡織品上漿是以動(dòng)物膠作膠漿，可用蛋白酶使之退漿。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用八、紡織工業(yè)在紡織工業(yè)中，為了增強(qiáng)纖維的強(qiáng)度和光滑性28棉麻纖維的酶處理丹麥的Novo公司首先應(yīng)用纖維素酶處理牛仔布的棉纖維，應(yīng)用纖維素酶處理牛仔布后，有一種古樸、柔和的感覺。最近發(fā)現(xiàn)用Trichodermareeser

的酸性纖維素酶處理棉或麻的纖維，處理后，產(chǎn)生自然和柔軟性的同時(shí)，還可除去纖維表面的毛，使纖維表面發(fā)出光澤。中性纖維素酶處理牛仔布后，染色時(shí)的著色率提高。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用棉麻纖維的酶處理丹麥的Novo公司首先應(yīng)用纖維素酶處29蠶絲脫膠天然蠶絲的主要成分是不溶于水的有光澤的絲蛋白，絲蛋白的表面有一層絲膠覆蓋。在高級絲綢的制作過程中，必須進(jìn)行脫膠處理，去除外層絲膠才能有柔軟的手感和特有的絲光現(xiàn)象。酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用蠶絲脫膠天然蠶絲的主要成分是不溶于水的有光澤的絲蛋白30蠶絲脫膠絲膠是一種蛋白質(zhì)，在桑蠶絲中含20～30％，在柞蠶絲中含6％，柞蠶絲的絲膠中還含有大量的尿酸鈣。去除絲膠歷來用堿皂法高溫?zé)捊z進(jìn)行脫膠，堿侵襲絲影響光澤，對于柞蠶絲來說還會生成鈣皂，附于織物表面難于去除，以至手感粗糙，光澤暗淡。使用細(xì)菌的堿性蛋白酶或細(xì)菌、真菌的中性蛋白酶脫膠可克服上述缺點(diǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用蠶絲脫膠絲膠是一種蛋白質(zhì)，在桑蠶絲中含20～30％，31羊毛表面處理羊毛表面有鱗狀物質(zhì)，它們是一些蛋白質(zhì)聚合體。應(yīng)用枯草桿菌蛋白酶處理后，可以消除鱗狀物質(zhì)，使毛料變得更柔軟。還可使毛料具有防縮水性，防止羊毛起球。羊毛用蛋白酶處理，還可降低染色溫度，增強(qiáng)染料的吸附。

酶工程第15章蘭州大學(xué)酶工程酶在輕化工業(yè)上的應(yīng)用羊毛表面處理羊毛表面有鱗狀物質(zhì)，它們是一些蛋白質(zhì)聚合32