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模块一 酶制剂基础知识 1

第一章 酶制剂概述 1

第一节 酶制剂工业发展概况 1

一、世界酶制剂工业发展概况 1

二、我国酶制剂工业发展概况 3

第二节 酶制剂的概念、分类与来源 7

一、酶制剂的相关概念 7

二、酶制剂的分类、命名和编号 9

三、酶制剂的来源与开发 10

第三节 酶制剂的管理与安全评价 12

一、国外食品用酶制剂的管理与安全评价 12

二、我国酶制剂的管理与安全评价 17

第四节 我国食品加工用酶制剂企业良好生产规范 19

一、适用范围 19

二、基本要求 19

本章小结 27

实践练习 27

第二章 酶学基础 28

第一节 酶的分类与命名 28

一、习惯命名 28

二、系统命名 30

第二节 酶的催化特性 31

一、酶的高效性 31

二、酶的专一性 32

三、酶的不稳定性 33

四、酶的可调节性 33

第三节 酶的结构和功能 34

一、酶的活性中心 34

二、酶的结构与功能 34

三、酶原激活 35

第四节 酶促反应动力学 35

一、酶促反应速度的测定 36

二、酶浓度对反应速度的影响 36

三、底物浓度对反应速度的影响 36

四、pH对反应速度的影响 37

五、温度对反应速度的影响 38

六、抑制剂对反应速度的影响 38

七、激活剂对反应速度的影响 40

第五节 酶活力及其测定 41

一、酶活力 41

二、酶的比活力 41

三、测定酶活力应注意的问题 41

技能实训2-1 酶促反应与时间的关系——初速度时间范围测定 42

技能实训2-2 pH对酶活力的影响——最适pH的测定 44

技能实训2-3 影响唾液淀粉酶活力的因素 44

本章小结 46

实践练习 46

第三章 酶制剂的应用 47

第一节 酶制剂在医药行业中的应用 47

一、酶在疾病诊断方面的应用 47

二、酶在疾病治疗方面的应用 49

三、酶在药物制造方面的应用 51

第二节 酶制剂在食品行业中的应用 52

一、酶在食品保鲜方面的应用 52

二、酶在淀粉类食品工业中的应用 53

三、酶在乳品工业中的应用 54

四、酶在酿酒工业中的应用 54

五、酶在果蔬类食品加工中的应用 55

六、酶在焙烤食品中的应用 55

七、酶在食品添加剂生产中的应用 55

第三节 酶制剂在饲料行业中的应用 57

一、饲料用酶制剂的作用 57

二、饲料用酶制剂的应用 57

三、饲料用酶制剂的要求 58

第四节 酶制剂在轻化工业中的应用 59

一、酶在洗涤剂工业中的应用 59

二、酶在有机酸工业中的应用 60

三、酶在纺织、皮革、造纸工业中的应用 61

第五节 酶制剂在环境保护中的应用 62

一、酶在环境监测方面的应用 63

二、酶在废水处理方面的应用 63

三、酶在可生物降解材料开发方面的应用 63

四、其他方面 63

本章小结 64

实践练习 64

模块二 酶制剂生产技术 65

第四章 酶的发酵生产 65

第一节 酶制剂工业常用菌种与选育 65

一、酶制剂工业常用菌种 65

二、产酶微生物的选育 67

第二节 酶的发酵方法、工艺条件及优化控制 69

一、细胞活化与扩大培养 69

二、培养基的配制 69

三、pH调节 69

四、温度的调节控制 70

五、溶解氧的调节控制 70

六、提高酶产量的措施 71

第三节 大肠杆菌和酵母工程菌的高密度发酵 73

一、大肠杆菌工程菌高密度发酵 73

二、酵母工程菌的高密度发酵 74

第四节 发酵染菌及检查、控制方法 76

一、种子培养和发酵的异常现象 76

二、染菌的检查和判断 78

三、染菌控制及预防 79

技能实训4-1 微生物菌种保藏方法 79

技能实训4-2 植酸酶高产菌株的筛选 83

技能实训4-3 啤酒酵母发酵力的测定 84

技能实训4-4 麦麸发酵生产混合酶制剂的培养基条件优化 85

本章小结 86

实践练习 86

第五章 酶的提取和分离 87

第一节 一般原则及基本工艺流程 87

一、酶分离纯化的一般原则 87

二、酶分离纯化的基本工艺流程 88

第二节 发酵液的预处理 88

一、常用的预处理方法 89

二、杂质的去除 90

三、脱色 91

第三节 固液分离 91

一、过滤 91

二、沉降 94

三、离心分离 95

第四节 细胞破碎 98

一、机械破碎法 98

二、物理破碎法 99

三、化学破碎法 100

四、生物破碎法 100

第五节 抽提 101

一、水溶液提取法 101

二、有机溶剂提取法 101

第六节 浓缩 102

一、基本原理 102

二、常用的浓缩方法 102

技能实训5-1 酵母细胞的破碎及破碎率的测定 106

技能实训5-2 枯草芽孢杆菌碱性磷酸酶的制备 107

技能实训5-3 胰凝乳蛋白酶的制备 109

技能实训5-4 大蒜细胞SOD的制备及活力测定 111

技能实训5-5 鸡蛋溶菌酶的制备及活力测定 112

本章小结 113

实践练习 114

第六章 酶的纯化和精制 115

第一节 盐析法 115

一、基本原理 115

二、盐析剂的选择 116

三、硫酸铵饱和度 117

四、盐析的影响因素 118

五、脱盐 118

第二节 有机溶剂法 120

一、基本原理 120

二、有机溶剂的选择 120

三、有机溶剂的添加量 121

四、影响有机溶剂沉淀的因素 121

五、盐析和有机溶剂沉淀的比较 121

第三节 离子交换色谱法 122

一、基本原理 122

二、离子交换剂的组成 123

三、离子交换剂的选择 123

四、离子交换色谱的基本操作 123

第四节 凝胶过滤法 125

一、基本原理 125

二、凝胶的种类 125

三、凝胶特性的参数 126

四、凝胶过滤的操作 127

五、凝胶过滤的特点 128

第五节 亲和色谱法 128

一、基本原理 128

二、亲和吸附介质 128

三、亲和色谱的操作 129

四、亲和色谱的特点 130

第六节 凝胶电泳法 130

一、基本原理 131

二、影响凝胶聚合的因素 131

三、凝胶电泳操作要点 132

四、聚丙烯酰胺凝胶电泳的特点 134

第七节 干燥 134

一、真空干燥 134

二、冷冻干燥 136

三、喷雾干燥 136

四、气流干燥 137

五、吸附干燥 137

第八节 稳定性和保存 138

一、影响酶的稳定性因素 138

二、稳定酶的办法 139

技能实训6-1 琼脂糖凝胶电泳法分离乳酸脱氢酶同工酶 139

技能实训6-2 离子交换柱色谱分离香蕉多酚氧化酶 141

技能实训6-3 疏水色谱法分离纯化α-淀粉酶 142

技能实训6-4 木聚糖酶的精制及活力测定 144

技能实训6-5 植酸酶的分离、纯化及活力测定 146

本章小结 148

实践练习 148

第七章 酶的固定化 150

第一节 固定化酶的概念和优缺点 150

一、固定化酶的概念 150

二、固定化酶的优缺点 150

第二节 固定化酶的制备方法 151

一、固定化酶的制备原则 151

二、酶的固定化方法 152

三、各种固定化酶方法的优缺点比较 156

第三节 固定化酶的特性 157

一、固定化酶活力的变化 157

二、固定化酶的稳定性 157

三、固定化酶的反应特性 158

第四节 固定化酶的评价指标 159

一、固定化酶的活力 159

二、偶联率及相对活力 160

三、半衰期 160

第五节 固定化酶反应器 161

一、固定化酶反应器的类型及特点 161

二、固定化酶反应器的选择与使用 164

三、固定化酶反应器的操作及注意事项 165

技能实训7-1 果胶酶的固定化 166

技能实训7-2 糖化酶的固定化 168

技能实训7-3 固定化酵母细胞的制备及酒精发酵 169

本章小结 171

实践练习 171

第八章 新型酶制剂的开发 172

第一节 基因工程技术构建产酶工程菌 172

一、基因工程技术 172

二、酶基因克隆表达实例 173

第二节 蛋白质工程技术提高酶的活力和稳定性 175

一、定点突变技术 175

二、体外定向进化技术 176

三、蛋白质工程技术在改造天然酶中的应用 179

第三节 手性化合物生产用酶的开发 180

一、手性化合物及其生产方法 180

二、酶法拆分手性化合物 181

三、酶催化不对称合成手性化合物 182

四、手性化合物生产用酶的开发实例 183

第四节 环境净化用酶和极端酶 185

一、环境净化用酶 185

二、极端酶 186

技能实训8-1 质粒的小量制备及电泳鉴定 187

技能实训8-2 胆绿素还原酶的修饰与活性基团的鉴定 190

本章小结 192

实践练习 192

模块三 常见酶制剂生产和应用技术实例 193

第九章 蛋白酶类的生产 193

第一节 蛋白酶的分类与专一性 194

一、蛋白酶的分类 194

二、蛋白酶的专一性 195

第二节 酸性蛋白酶 195

一、性质 195

二、酸性蛋白酶的生产 195

第三节 中性蛋白酶 197

一、性质和分类 197

二、生产菌种 198

三、培养基 198

四、生产实例 198

第四节 碱性蛋白酶 199

一、碱性蛋白酶的性质与分类 199

二、生产菌种 199

三、生产实例 200

第五节 工业用蛋白酶制剂标准及蛋白酶活力测定方法 200

一、工业用蛋白酶制剂标准 200

二、工业用蛋白酶活力测定方法 201

技能实训9-1 木瓜蛋白酶的制备及活力测定 204

技能实训9-2 菠萝蛋白酶的制备及活力测定 206

技能实训9-3 毛霉蛋白酶的制备及活力测定 208

技能实训9-4 猪胰蛋白酶的制备及活力测定 210

本章小结 213

实践练习 213

第十章 淀粉酶类的生产 215

第一节 α-淀粉酶 215

一、α-淀粉酶的性质与特点 215

二、α-淀粉酶对底物的水解作用 216

三、α-淀粉酶的来源 217

四、α-淀粉酶的生产工艺 217

第二节 β-淀粉酶 220

一、β-淀粉酶的性质 220

二、β-淀粉酶对底物的水解作用 220

三、β-淀粉酶的来源 221

四、β-淀粉酶的工业生产 221

第三节 葡萄糖淀粉酶 222

一、葡萄糖淀粉酶的性质 223

二、葡萄糖淀粉酶对底物的水解作用 223

三、葡萄糖淀粉酶的来源 223

四、葡萄糖淀粉酶的工业生产 224

第四节 脱支酶 225

一、脱支酶的性质 225

二、脱支酶的来源 226

三、脱支酶的生产工艺 226

技能实训10-1 α-淀粉酶的活力测定 227

技能实训10-2 葡萄糖淀粉酶的活力测定 229

技能实训10-3 普鲁兰酶的活力测定 232

本章小结 233

实践练习 233

第十一章 其他酶类的生产 234

第一节 纤维素酶 234

一、纤维素酶的特性 234

二、纤维素酶的来源 235

三、纤维素酶生产工艺 235

四、酶活测定 236

第二节 植酸酶 236

一、植酸酶的特性 236

二、植酸酶的作用 237

三、植酸酶的来源 237

四、植酸酶生产工艺 237

五、植酸酶活力测定 238

第三节 木聚糖酶 238

一、木聚糖酶的特性 238

二、木聚糖酶的生产 239

三、木聚糖酶活力测定 239

四、木聚糖酶的应用 239

第四节 脂肪酶 240

一、脂肪酶的特性 240

二、脂肪酶的来源 240

三、脂肪酶生产工艺 240

四、酶活测定 241

五、脂肪酶的应用 241

技能实训11-1 纤维素酶水解纤维素生产生物乙醇 242

技能实训11-2 脂肪酶催化生产生物柴油 243

本章小结 245

实践练习 245

参考文献 246