细胞代谢过程需要酶的催化

八、酶工程

这是一种利用生物的酶体系或细胞、细胞器所有的某种特殊的催化化学反应的功能，生产各种生化产品的现代生物技术。

酶作为一种奇特的蛋白质，能催化生物体内上千种化学反应。这种生物催化剂使生化反应能在常温常压下进行，而且催化效率非常高。例如，用过氧化氢酶催化，使过氧化氢水解为水及氧气的反应，比用铁作催化剂，速度快100亿倍。不仅如此，酶催化的各种反应的物料转化率及能量转化率，也是任何化工厂都达不到的。利用酶的这些特性建立起来的酶工程，自有其他工程技术无法比拟的优点。

现代生物技术中的酶工程主要指酶的分离制备和应用技术，包括酶制剂的开发和生产、固定化技术、酶分子的化学修饰、酶反应装置的研究与设计以及酶的分离和提纯等。这种技术发展很快。除了传统的酶制剂——α淀粉酶、蛋白酶、糖化酶等生产规模日益扩大以外，应用异构酶生产果葡糖浆、应用β淀粉酶生产高麦芽糖的产业也越来越发展。用于医疗临床的酶制剂和各种工业用途的酶制剂。如乙醇脱氢酶、氢化酶的研制和生产，正在加紧进行之中。

酶工程特别重视固相酶技术和固定化细胞技术的开发。生物工程师试图利用基因工程，将需要经过一系列复杂反应才能获得最终产品的酶体系全部提纯出来，装在酶反应器中，使生产的物料转化率得到提高，一次便可获得纯度极高的产品，工艺也变得简单而易于控制。固定化细胞技术将生物细胞同它的酶体系一起装在生物反应器中生产产品，不需要从细胞中将酶提取和纯化，可以降低成本，减少酶的损失，并使酶处于天然环境中，更为稳定。由于有这些优点，固定化细胞技术迅速应用于生产，显示出比发酵法工艺生产产品更大的优越性。比如，用发酵法生产氨基酸，物料转化率最高不过60%上下，而用固定化细胞技术生产天门冬氨酸，物料转化率则可达90%以上。