理论教育 酶的应用发展历史-食品酶学与酶工程原理

酶的应用发展历史-食品酶学与酶工程原理

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:酶的应用历史悠久,其应用领域随着人们对酶本质认识的不断加深而逐步被推广和拓宽。此后,酶制剂的生产及应用逐步发展起来。第三个阶段是大规模应用阶段,随着生物技术及酶工程的发展,酶制剂的种类及产量急剧增加,酶制剂逐步推广应用到更多生产领域。直到1949年,科学家成功地采用液体深层发酵生产出细菌α-淀粉酶,从此揭开了近代酶制剂工业的序幕,酶制剂及其应用行业也随之进入了快速发展期。

酶的应用发展历史-食品酶学与酶工程原理

酶的应用历史悠久,其应用领域随着人们对酶本质认识的不断加深而逐步被推广和拓宽。酶的应用发展历史大致可以分为三个阶段。第一个阶段是无意识应用阶段,即人们无意识地将酶应用于不同生产领域,对其认识是模糊的,甚至不知道酶的存在。古巴比伦人甚至在公元前6000年左右就开始使用谷物发酵生产啤酒类饮料。我国在公元前4000年左右就开始应用曲霉分泌的淀粉酶以粮食为原料发酵酿造白酒,这一阶段一直持续到19世纪末期。第二个阶段是有目的生产和应用阶段,即人们开始将酶蛋白从生物体中提取出来,然后应用到不同领域。1894年,日本科学家首次从米曲霉(Aspergillus oryzae)中分离出淀粉酶,并将其作为药物用于治疗消化不良症,开创了人类有意识地生产和应用酶的先河。此后,酶制剂的生产及应用逐步发展起来。欧洲、美国和日本等国家和地区先后建立了多家酶制剂厂,生产动物植物及少量微生物来源的酶,包括胰酶(pancreatin)、胃蛋白酶(pepsin)、木瓜蛋白酶(papain)、麦芽淀粉酶和微生物淀粉酶等,主要应用于皮革纺织等行业。第三个阶段是大规模应用阶段,随着生物技术及酶工程的发展,酶制剂的种类及产量急剧增加,酶制剂逐步推广应用到更多生产领域。

在酶应用发展第二阶段的初期(19世纪末期至20世纪40年代末),受战争、动乱等因素影响,酶的生产技术发展缓慢,一直停留在从动物、植物或微生物的组织或细胞中提取酶,这一生产方式受到原材料的极大限制,因此很难进行大规模工业化生产,进而束缚了酶应用领域的拓宽。直到1949年,科学家成功地采用液体深层发酵生产出细菌α-淀粉酶,从此揭开了近代酶制剂工业的序幕,酶制剂及其应用行业也随之进入了快速发展期(20世纪50年代到80年代)。到20世纪60年代末,酶的主要来源已转移到微生物,即采用微生物发酵方式生产酶,产品品种上升到30多个,且应用领域也逐步扩展到洗涤、食品以及饲料等领域。之后,围绕酶的利用效率问题,科学家又相继开发出了固定化酶和固定化细胞技术。1969年,日本生化学家千烟一郎首次采用固定化技术将氨基酰化酶固定到DEAE-葡萄糖凝胶上,并用于手性氨基酸的制备,成功获得了纯净且具有光学活性的L-氨基酸。从20世纪70年代末开始,生物技术得到了快速发展,其最新研究成果不断被应用到酶工程领域,酶的生产技术也进一步提升(20世纪80年代至今)。1980年,Wagner等首次将大肠杆菌青霉素酰化酶(Penicillin acylase)基因克隆到质粒上,获得了产酶活力更高的重组菌。此后,越来越多不同来源的酶基因被克隆和异源表达到更适合生产的其他宿主菌中,源源不断地生产出更多更适合人类需要的酶,且产酶水平和酶学性质进一步提高。迄今,国际上达到工业化生产规模的酶种类有80多种,商业化品种多达700多个,酶的应用逐步扩展至食品、纺织、轻工、医药、能源农业以及生物技术(作为工具酶)等多个不同领域。(www.daowen.com)

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