目录 1
1 简介 1
1.1 历史 1
1.2 酶的命名 3
1.2.1 酶命名的一般原则 4
1.2.2 酶的命名和编号 4
1.3 酶的结构 5
1.3.1 一级结构 5
1.3.2 三维结构 6
1.3.3 四级结构、折叠和结构域 6
1.3.4 核酶 8
1.4 酶的生物合成 10
1.4.1 酶和DNA 10
2 酶的催化活性 11
2.1 决定酶催化活性的因素 12
2.1.1 温度 12
2.1.2 pH 13
2.1.3 活化 13
2.1.4 抑制 13
2.1.5 变构效应 15
2.1.6 酶活性的生物基因调节 16
2.2.2 单位定义 17
2.2.1 反应速率用来测定催化活性 17
2.2 酶分析 17
2.2.3 吸光度法 18
2.2.4 荧光光度法 20
2.2.5 发光法测定 20
2.2.6 辐射线测定 20
2.2.7 电位测定法 21
2.2.8 电导测定法 21
2.2.9 量热法 21
2.2.10 旋光测定法 21
2.2.11 测压法 21
2.2.14 固定化酶 22
2.2.15 电泳 22
2.2.13 比浊法 22
2.2.12 黏度测定法 22
2.3 酶制剂的质量评估 24
2.3.1 质量指标 24
2.3.2 比活 24
2.3.3 蛋白质测定 24
2.3.4 污染活性 25
2.3.5 电泳纯度 25
2.3.6 高压液相色谱 26
2.3.7 性能测试 26
2.3.8 氨基酸分析和蛋白质序列分析 26
2.3.10 酶制剂的剂型 27
2.3.9 稳定性 27
3 一般的生产方法 28
3.1 微生物生产 28
3.1.1 微生物和酶的合成 28
3.1.2 菌株的选育 30
3.1.3 生理学的优化 31
3.1.4 发酵罐以及限制因素 34
3.1.5 发酵过程设计 35
3.1.6 建模和优化 36
3.1.7 检测仪表以及控制 37
3.2 分离和纯化 38
3.2.1 生物原始材料的制备 39
3.2.1.1 机械法破碎细胞 40
3.2.1.2 非机械法破碎细胞 40
3.2.2 固体物质的分离 40
3.2.2.1 过滤 40
3.2.2.2 离心沉降 41
3.2.2.3 萃取 42
3.2.2.4 絮凝和浮选 43
3.2.3 浓缩 43
3.2.3.1 热量法 44
3.2.3.2 沉淀法 44
3.2.3.3 超滤 44
3.2.4 纯化 45
3.2.4.1 结晶法 46
3.2.4.2 电泳法 47
3.2.4.3 层析法 47
3.2.5 酶的修饰 51
3.2.6 废料处理 52
3.3 固定化 52
3.3.1 定义 53
3.3.2 历史 54
3.3.3 方法 54
3.3.3.1 载体结合 55
3.3.3.2 交联 58
3.3.3.3 包埋法 58
3.3.4 表征 60
3.3.5 应用 61
4 酶的发现和开发 64
4.1 酶的筛选 64
4.1.1 概述 64
4.1.2 自然分离筛选 64
4.1.3 分子筛选 67
4.1.4 环境基因筛选 67
4.1.5 染色组筛选 69
4.1.6 蛋白质组筛选 70
4.2 蛋白质工程 71
4.2.1 简介 71
4.2.2 蛋白质工程在学术界和工业中的应用 75
4.2.3 前景 78
5.1 酶在食品中的应用 79
5.1.1 酶在烘烤中的应用 79
5.1.1.1 序言 79
5.1.1.2 淀粉酶 79
5 工业用酶 79
5.1.1.3 木聚糖酶 85
5.1.1.4 氧化还原酶 87
5.1.1.5 脂肪酶 88
5.1.1.6 蛋白酶 89
5.1.2.1 简介 91
5.1.2.2 水果细胞壁的生化基础 91
5.1.2 果汁生产与水果处理中的酶 91
5.1.1.7 谷氨酰胺转移酶 91
5.1.2.3 降解细胞壁的酶 94
5.1.2.4 苹果的处理 96
5.1.2.4.1 苹果果肉的浸软 96
5.1.2.4.2 苹果汁去果胶 97
5.1.2.5 红色浆果的处理 99
5.1.2.6 热带水果和柑橘属水果的处理 100
5.1.2.7 总结 101
5.1.3 酿造业中的酶 101
5.1.3.1 概述 101
5.1.3.2 发芽与制浆中的酶 103
5.1.3.3.1 制浆过程中的细菌α-淀粉酶 106
5.1.3.3.2 发酵过程中的真菌α-淀粉酶 106
5.1.3.3.3 制浆过程中的β-葡聚糖酶 106
5.1.3.3 用于解决和防止问题出现的酶 106
5.1.3.3.4 半胱氨酸肽链内切酶（后发酵过程） 107
5.1.3.3.5 制浆过程中的葡糖淀粉酶 107
5.1.3.4 用于改善过程的酶 107
5.1.3.4.1 添加物发酵 107
5.1.3.4.2 改进了的制浆过程 108
5.1.3.4.3 货架期的改善 110
5.1.3.4.4 加速熟化 110
5.1.3.5 特殊酿造过程 111
5.1.3.4.5 淀粉-浊雾的去除 111
5.1.4 酶在乳制品中的应用 112
5.1.4.1 简介 112
5.1.4.2 奶酪的制造 112
5.1.4.2.1 奶酪制造过程 112
5.1.4.2.2 凝乳机理 112
5.1.4.2.3 促凝剂的种类 113
5.1.4.2.4 凝固酶的性质 113
5.1.4.2.5 奶酪的熟化 115
5.1.4.2.6 奶酪的口味和熟化的加速 116
5.1.4.2.7 脂肪酶 116
5.1.4.2.9 乳蛋白水解产物 117
5.1.4.2.8 溶菌酶 117
5.1.4.2.10 转糖苷酶 118
5.1.4.3 牛奶加工 118
5.1.4.3.1 β-半乳糖苷酶 118
5.1.4.3.2 其他酶 119
5.1.5 在其他食品中的应用 120
5.1.5.1 概述 120
5.1.5.2 肉类和鱼 120
5.1.5.2.1 肉类加工 120
5.1.5.2.2 鱼肉加工 120
5.1.5.3 蛋白质交联 121
5.1.5.4.1 蛋白水解 122
5.1.5.4 味道的形成 122
5.1.5.4.2 脂类水解 123
5.1.5.5 蛋粉 124
5.1.5.6 油和脂肪 125
5.1.5.6.1 脂肪裂解 125
5.1.5.6.2 酯交换反应 125
5.1.5.6.3 酯化作用 127
5.1.5.6.4 油的脱胶 128
5.2 酶的非食品应用 128
5.2.1 家用洗涤剂中的酶 128
5.2.1.1 发展历史 128
5.2.1.2 衣物污迹 130
5.2.1.3.2 洗涤剂组成 131
5.2.1.3 洗涤剂组成和洗涤过程 131
5.2.1.3.1 洗涤过程 131
5.2.1.4 酶辅助去垢和污渍去除 133
5.2.1.5 洗涤剂用酶的性能评价和筛选 133
5.2.1.6 酶的类型 137
5.2.1.6.1 蛋白酶 137
5.2.1.6.2 淀粉酶 139
5.2.1.6.3 脂肪酶 141
5.2.1.6.4 纤维素酶 143
5.2.1.6.5 甘露聚糖酶 145
5.2.1.7 未来发展趋势 146
5.2.2.1 简介 147
5.2.2 自动洗碗机洗涤剂中的酶制剂 147
5.2.2.2 ADD用酶的特征 148
5.2.2.3 蛋白酶 149
5.2.2.3.1 蛋白质：蛋白酶的底物 149
5.2.2.3.2 ADD用蛋白酶 149
5.2.2.4 淀粉酶 150
5.2.2.4.1 淀粉：淀粉酶的底物 150
5.2.2.4.2 ADD用淀粉酶 151
5.2.2.5 其他酶 153
5.2.2.6 自动洗碗机用洗涤剂 153
5.2.2.6.1 自动洗碗机洗涤剂的成分 154
5.2.2.6.2 酶在ADD中的应用 154
5.2.2.6.3 稳定性和相容性 158
5.2.3 用于谷物湿法研磨的酶 159
5.2.3.1 简介 159
5.2.3.2 玉米转换为HFCS过程回顾 159
5.2.3.2.1 玉米浸泡 159
5.2.3.2.2 粗磨和旋风分离去除胚芽 161
5.2.3.2.3 精磨和筛分去除 161
纤维 161
5.2.3.2.4 离心、洗涤以从蛋白质中分离淀粉 161
5.2.3.2.5 α-淀粉酶水解（液化） 161
5.2.3.2.8 果糖浓缩和混合 162
5.2.3.2.7 葡萄糖异构酶进行异构化 162
5.2.3.2.6 葡糖淀粉酶水解（糖化作用） 162
5.2.3.3 α-淀粉酶 163
5.2.3.3.1 来源和酶特性 163
5.2.3.3.2 结构 163
5.2.3.3.3 工业应用 165
5.2.3.4 葡糖淀粉酶 166
5.2.3.4.1 酶的来源和性质 166
5.2.3.4.2 结构 166
5.2.3.5.3 工业应用 168
5.2.3.5.1 酶的来源和性质 168
5.2.3.5.2 结构 168
5.2.3.5 普鲁兰糖酶 168
5.2.3.4.3 工业应用 168
5.2.3.6 葡萄糖异构酶 169
5.2.3.6.1 酶的来源和性质 169
5.2.3.6.2 结构 170
5.2.3.6.3 葡萄糖异构酶的工业应用 171
5.2.3.7 小麦淀粉的应用 172
5.2.4 牲畜饲料添加酶 172
5.2.4.1 简介 172
5.2.4.2 酶在牲畜饲料中的应用 173
5.2.4.2.1 纤维降解酶 173
5.2.4.2.2 肌醇六磷酸降解酶（肌醇六磷酸酶） 176
5.2.4.2.3 蛋白降解酶（蛋白酶） 177
5.2.4.2.4 淀粉降解酶（淀粉酶） 178
5.2.4.3 展望 179
5.2.5 酶在纺织工业中的应用 179
5.2.5.1 简介 179
5.2.5.2 纤维素纤维 180
5.2.5.2.1 棉花纤维脱浆 180
5.2.5.2.2 棉的清洗 180
5.2.5.2.3 棉的漂白 181
5.2.5.2.4 过氧化氢的去除 181
5.2.5.2.5 棉的精加工 182
5.2.5.2.6 粗斜纹棉布的旧化 183
5.2.5.2.8 韧皮纤维的加工 184
5.2.5.2.7 人造纤维的加工 184
5.2.5.3 蛋白纤维 185
5.2.5.3.1 羊毛加工 185
5.2.5.3.2 丝脱胶 186
5.2.5.4 纺织污水处理和回收 187
5.2.5.5 展望 188
5.2.6 酶在纸浆和造纸工业中的应用 189
5.2.6.1 简介 189
5.2.6.2 酶 190
5.2.6.2.1 纤维素酶 191
5.2.6.2.2 半纤维素酶 191
5.2.6.2.3 木质素修饰-氧化酶 193
5.2.6.3 纸浆和造纸工艺中的酶应用 194
5.2.6.3.1 机械制浆 194
5.2.6.3.2 化学制浆 195
5.2.6.3.3 漂白 196
5.2.6.3.4 造纸 198
5.2.6.3.5 纸浆精化 199
5.3 工业酶的新应用进展 200
5.3.1 简介 200
5.3.2 化妆品行业中的酶 201
5.3.2.1 染发 202
5.3.2.1.1 氧化酶 202
5.3.2.1.3 多酚氧化酶 203
5.3.2.1.2 过氧化物酶 203
5.3.2.2 卷发（毛发卷曲） 204
5.3.2.3 皮肤保养 204
5.3.2.4 牙膏和漱口水 205
5.3.2.5 酶在清洁假牙方面的应用 206
5.3.3 酶在保存方面的应用 206
5.3.4 酶在清洁硬质表面中的应用 206
5.3.4.1 酶用于膜表面的清洗 207
5.3.4.1.1 蛋白酶 207
5.3.4.1.2 半纤维素酶 207
5.3.5 酶导致的pH改变 208
5.3.6 酶在处理软木中的应用 208
5.3.8 酶在废水处理中的应用 209
5.3.7 酶在油田中的应用 209
5.3.9 酶法聚合：纤维板的生产 210
5.4 工业酶应用综述 210
6 非工业用酶的应用 214
6.1 酶在有机合成中的使用 214
6.1.1 引言 214
6.1.2 酶法转化实例 215
6.1.2.1 水解酶合成应用 215
6.1.2.2 C—O键和C—C键的还原 218
6.1.2.3 乙醇氧化和C—H、C—C键的加氧 219
6.1.2.4 C—C键耦合 220
6.1.2.5 糖苷键的形成 222
6.1.2.6 酶的保护基团技术 223
6.1.3 类酶催化剂 226
6.1.4 商业应用 227
6.1.4.1 概述 227
6.1.4.2 非立体选择生物催化反应 228
6.1.4.3 生物催化拆分过程 229
6.1.4.3.1 酶法酰化氨基基团 233
6.1.4.3.2 酶法水解海因 235
6.1.4.3.3 酶法水解内酰胺化合物 236
6.1.4.3.4 酶法水解C—O键 237
6.1.4.3.5 酶法水解腈 239
6.1.4.3.6 酶法分裂苏羟醛产品 239
6.1.4.4 生物催化不对称合成 239
6.1.4.4.1 C—O键的生物催化还原氨化 240
6.1.4.4.2 C—O键的生物催化氢氰化 241
6.1.4.4.3 生物催化C—O键水加成 241
6.1.4.4.4 C—C键的生物催化氨化 241
6.1.5 展望 241
6.2 治疗酶 242
6.2.1 在治疗中应用酶的需求 242
6.2.2 应对特殊的蛋白质特性 243
6.2.3 酶的来源和生产系统 245
6.2.4 治疗酶小结 246
6.2.4.1 氧化还原酶 246
6.2.4.2 转移酶 251
6.2.4.4 核酸酶 252
6.2.4.3 酯酶 252
6.2.4.5 糖苷酶 253
6.2.4.6 蛋白酶 255
6.2.4.6.1 胰腺和胃的蛋白酶 255
6.2.4.6.2 血浆蛋白酶 256
6.2.4.6.3 凝结因子 256
6.2.4.6.4 血纤维蛋白溶酶原活化因子 258
6.2.4.6.5 来自于蛇毒的蛋白酶 260
6.2.4.6.6 植物和微生物的蛋白酶 261
6.2.4.7 酰胺酶 261
6.2.4.8 裂解酶 262
6.3 诊断中的酶 262
6.3.1 底物浓度的测定 263
6.3.2 酶活的测定 264
6.3.3 免疫测定法 265
6.4 食品分析中的酶 267
6.4.1 碳水化合物 267
6.4.2 有机酸 270
6.4.3 醇类 274
6.4.4 其他食品成分 275
6.5 基因工程中的酶 277
6.5.1 限制性核酸内切酶和甲基化酶 279
6.5.1.1 分类 279
6.5.1.2.1 反应参数 291
6.5.1.2 Ⅱ类限制性核酸内切酶的活性 291
6.5.1.2.2 其他影响活性的结构要素 292
6.5.1.3 Ⅱ类限制性核酸内切酶的专一性 293
6.5.1.3.1 回文识别序列 293
6.5.1.3.2 非回文的识别序列 295
6.5.1.3.3 同裂酶 295
6.5.1.4 序列特异性的变化 296
6.5.1.5 新型Ⅱ类限制性核酸内切酶 298
6.5.2 DNA聚合酶 299
6.5.2.1 大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ 299
6.5.2.2 Klenow酶 300
6.5.2.3 T4 DNA聚合酶 302
6.5.2.4 逆转录酶 303
6.5.2.5 末端转移酶 304
6.5.3 RNA聚合酶 305
6.5.3.1 SP6 RNA聚合酶 305
6.5.3.2 T7 RNA聚合酶 306
6.5.4 DNA核酸酶 307
6.5.4.1 DNase Ⅰ 307
6.5.4.2 核酸外切酶Ⅲ 308
6.5.4.3 核酸酶S1 308
6.5.4.4 核酸酶Bal 31 309
6.5.5 RNA核酸酶 310
6.5.5.1 RNase H酶 310
6.5.5.2.2 RNase CL3 311
6.5.5.2 位点专一的RNA核酸酶 311
6.5.5.2.1 RNase A 311
6.5.5.2.3 RNase T1 312
6.5.5.2.4 RNase U2 312
6.5.5.2.5 核酸酶S7 312
6.5.5.2.6 在RNA序列分析中位点专一的RNA酶 313
6.5.6 修饰酶 315
6.5.6.1 碱性磷酸酶 315
6.5.6.2 T4 DNA连接酶 329
6.5.6.3 大肠杆菌DNA连接酶 330
6.5.6.4 T4聚核苷酸激酶 330
6.5.6.5 T4聚核苷酸激酶（无3′-磷酸酶活性） 331
6.5.6.6 甲基化酶HpaⅡ 333
7 酶的安全性和管理考虑 . 336
7.1 酶的安全操作 336
7.1.1 可能对健康的影响 336
7.1.2 控制技术 337
7.2 产品管理考虑 339
7.2.1 食品用酶 340
7.2.2 饲料用酶 344
7.2.3 工业用酶 345
参考文献 348
索引 402