理论教育 食品酶学与酶工程的发展历程及前景

食品酶学与酶工程的发展历程及前景

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:20世纪60年代,固定化酶技术的工业应用是酶工程发展的重要转折点。20世纪70年代后期,酶的固定化技术取得了突破,固定化酶、固定化细胞、生物反应器与生物传感器等酶工程技术迅速发展并得到应用。随着基因工程的发展,酶工程的研究被赋予了新的内涵。另外,抗体酶、人工酶、模拟酶等新的研究进展不断涌现,以及酶的化学修饰等酶的应用技术的快速发展,使酶工程在研究和工业应用方面不断向广度和深度发展,显示出广阔而诱人的前景。

食品酶学与酶工程的发展历程及前景

在酶学研究蓬勃发展的同时,酶的生产和应用也越来越广泛,酶工程技术逐步发展。20世纪50年代以前是酶工程技术形成的初级阶段,主要是从动物植物微生物原料中经提取、分离、纯化来制造各种酶,并加以利用。1894年,日本科学家高峰让吉首先从米曲霉中制得淀粉酶用作消化剂,开创了有目的地进行酶生产和应用的先例。1949年,日本开始采用微生物液体深层发酵方法进行细菌α-淀粉酶的生产,揭开了近代酶工业的序幕。酶制剂的生产和应用进入到工业化阶段。20世纪60年代,固定化酶技术的工业应用是酶工程发展的重要转折点。1969年,日本科学家千畑一郎首次在工业上应用固定化氨基酰化酶转化DL-氨基酸生产L-氨基酸,出现了“酶工程”这个名词来代表有效利用酶的科学技术领域。1971年,第一届国际酶工程学术会议在美国召开,当时的主题即是固定化酶,酶工程学科和技术体系正式形成。20世纪70年代后期,酶的固定化技术取得了突破,固定化酶、固定化细胞、生物反应器与生物传感器等酶工程技术迅速发展并得到应用。

随着基因工程的发展,酶工程的研究被赋予了新的内涵。20世纪80年代实现了酶基因的克隆,此后以基因工程为先导的生物酶工程逐步形成。基因工程技术的应用,不仅极大地推进了更优质、更经济的酶(生物催化剂)的生产,还拓宽了酶的应用规模,酶的稳定性也得以增强,酶的应用成本显著降低。与之相关的定点突变、随机突变、基因重组、定向进化等技术的发展,也开启了对酶的催化性质进行改造和修饰的先河。近20年来,以定向进化、酶蛋白的理性设计为代表的分子酶学的飞速发展,可简便而高效地实现酶的催化活力、稳定性、专一性以及环境适应性等多方面的改造,不仅为酶的大规模应用创造了条件,同时使研究者能够更快、更多地了解蛋白质结构与功能之间的关系,揭示酶在生命活动中的作用机制。另外,抗体酶、人工酶、模拟酶等新的研究进展不断涌现,以及酶的化学修饰等酶的应用技术的快速发展,使酶工程在研究和工业应用方面不断向广度和深度发展,显示出广阔而诱人的前景。目前,酶工程的应用已经覆盖到所有人类需要的产品生产(如食品、饲料药品、精细化学品、材料、医疗保健能源、环境等)和分析诊断领域。(www.daowen.com)

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