酶工程(王素芳 )

本书是浙江省普通本科高校“十四五”重点教材项目推出的新形态教材之一，主要介绍围绕酶的应用发展起来的酶工程技术，如酶活力测定、酶的分离纯化与制剂制备、新酶的筛选与异源表达、酶分子修饰、酶的固定化、酶反应器和酶的非水相催化等，共9章。根据学科发展及行业需求补充了酶的连续测定及多学科交叉部分，如“数据库挖掘新酶基因”等内容。本书可供高等学校生物技术、生物过程等生物类专业的师生作为教材使用，也可作为相关专业的研究生、教学工作者、科研工作者和工程技术人员的参考用书。

王素芳，女，1977年生，浙江万里学院副教授，从事《酶工程》教学和研究20余年。主讲的《生物制药工艺学》、《酶工程》先后分别被认定为校示范课程。校督导随堂听课后，将课堂教学评价为优秀，认为“课程内容紧密结合课程思政，案例新颖”。曾主持浙江省虚拟仿真实验项目、浙江省教育厅新世纪教改等项目，有丰富的教学改革和教材编写经验。

1 绪论 001 1.1 酶学基础知识 001 1.1.1 酶的概念及其认识过程 001 1.1.2 酶催化作用的特点 004 1.1.3 酶的催化机制 005 1.1.4 酶的分类与命名 006 1.2 酶工程 007 1.2.1 酶工程的发展简史 007 1.2.2 酶工程的主要内容 008 1.2.3 酶工程涉及的技术 010 产出评价 010 自主学习 010 单元测试 011 2 酶的应用 012 2.1 酶在医药行业的应用 012 2.1.1 疾病诊断 012 2.1.2 治疗疾病 014 2.1.3 制造药物 016 2.2 酶在食品领域的应用 017 2.2.1 食品保鲜 017 2.2.2 食品加工 018 2.2.3 改善食品品质和风味 020 2.2.4 食品检测 021 2.3 酶在饲料行业的应用 022 2.3.1 提高饲料营养价值 022 2.3.2 调节肠道健康 023 2.4 酶在纺织行业的应用 024 2.4.1 织物的退浆 024 2.4.2 棉纤维的脱角质 024 2.4.3 羊毛除鳞片 024 2.4.4 蚕丝的脱胶 025 2.5 酶在制浆造纸行业的应用 025 2.5.1 酶法助漂 025 2.5.2 酶促打浆 026 2.5.3 纤维改性 026 2.5.4 酶法脱墨 026 2.6 酶在化工领域的应用 027 2.6.1 用于日化品 027 2.6.2 用于洗涤剂 028 2.6.3 制造化工产品 028 2.7 酶在能源炼制行业的应用 029 2.7.1 燃料乙醇生产 029 2.7.2 生物柴油生产 030 2.7.3 氢气制造 031 2.8 酶在环保领域的应用 031 2.8.1 环境监测 032 2.8.2 废水处理 032 产出评价 033 自主学习 033 单元测试 033 3 酶活力测定 034 3.1 酶活力与酶比活力 034 3.1.1 酶活力 034 3.1.2 酶比活力 035 3.2 酶活力测定 036 3.2.1 酶活力测定原理 036 3.2.2 影响酶活力测定的因素 036 3.2.3 酶活力测定方法 037 3.2.4 底物或产物变化量的测定 039 产出评价 041 自主学习 041 实践项目 041 单元测试 041 4 酶的分离纯化与制剂制备 042 4.1 酶分离纯化的一般过程 042 4.2 分离纯化的基本原则 042 4.3 酶提取液的制备技术 044 4.3.1 细胞破碎 044 4.3.2 酶的提取 048 4.3.3 固液分离 049 4.4 粗分离技术 053 4.4.1 沉淀分离 053 4.4.2 膜分离 055 4.4.3 萃取 057 4.5 细分离技术 059 4.5.1 层析 059 4.5.2 电泳 065 4.6 浓缩与干燥 068 4.6.1 浓缩 068 4.6.2 干燥 069 4.7 酶制剂的生产 070 4.7.1 酶制剂的分类 070 4.7.2 酶制剂的生产 071 产出评价 073 自主学习 073 实践项目 073 单元测试 073 5 新酶的筛选与异源表达 074 5.1 新酶的发现与筛选 074 5.1.1 从自然界筛选 074 5.1.2 大数据挖掘 078 5.2 酶基因的异源表达 080 5.2.1 原核工程菌产酶 080 5.2.2 真核工程菌产酶 083 产出评价 084 自主学习 084 单元测试 084 6 酶分子修饰 085 6.1 酶的主链修饰 085 6.1.1 主链的切断修饰 086 6.1.2 组成单位置换的化学修饰 086 6.1.3 组成单位的定点突变 087 6.1.4 组成单位的随机突变与定向进化 087 6.2 酶的侧链修饰 090 6.2.1 侧链的小分子修饰 090 6.2.2 侧链的大分子修饰 092 6.2.3 分子内交联修饰 093 6.3 酶的金属离子置换修饰 094 6.4 仅改变酶空间构象的物理修饰 094 6.5 酶分子修饰的作用 094 产出评价 097 自主学习 097 单元测试 097 7 酶的固定化 098 7.1 固定化酶的优缺点 098 7.2 酶固定化方法 099 7.2.1 吸附法 099 7.2.2 包埋法 100 7.2.3 共价结合法 101 7.2.4 交联法 104 7.2.5 固定化酶的评价 106 7.3 固定化酶的性质 107 7.3.1 固定化酶的稳定性 108 7.3.2 固定化酶的最适pH 108 7.3.3 固定化酶的最适温度 108 7.3.4 固定化酶的底物特异性 109 7.4 固定化酶的应用 109 7.4.1 固定化酶在工业催化中的应用 109 7.4.2 固定化酶在生物传感器方面的应用 111 7.4.3 固定化酶在污水处理中的应用 111 产出评价 111 自主学习 111 实践项目 112 单元测试 112 8 酶反应器 113 8.1 酶的应用形式 113 8.1.1 完整细胞 113 8.1.2 游离酶 114 8.1.3 固定化酶 114 8.2 酶反应器类型 114 8.2.1 搅拌罐式反应器 114 8.2.2 填充床反应器 115 8.2.3 流化床反应器 115 8.2.4 鼓泡反应器 116 8.2.5 膜反应器 116 8.2.6 喷射反应器 117 8.3 酶反应器的选择和操作 118 8.3.1 酶反应器的选择 118 8.3.2 酶反应器操作条件的调控 119 8.3.3 酶反应器操作的注意事项 120 8.4 酶反应器的设计 121 8.4.1 酶反应器类型的确定 121 8.4.2 热量衡算 121 8.4.3 物料衡算 122 产出评价 124 自主学习 124 单元测试 124 9 酶的非水相催化 125 9.1 概述 125 9.1.1 酶催化反应的非水相介质 125 9.1.2 酶非水相催化的优势 126 9.2 酶在有机介质中的催化 127 9.2.1 有机介质反应体系 127 9.2.2 水对酶催化的影响 128 9.2.3 有机介质对酶催化的影响 129 9.2.4 酶在有机相中的特性 130 9.3 其他非水相体系中的酶催化 132 9.3.1 气相介质中的酶催化 132 9.3.2 无溶剂体系中的酶催化 132 9.3.3 超临界流体中的酶催化 132 9.3.4 离子液体中的酶催化 133 9.4 酶非水相催化的应用 134 9.4.1 手性药物的拆分 134 9.4.2 高分子聚合物的制备 135 9.4.3 食品添加剂的生产 135 9.4.4 生产生物柴油 135 9.4.5 合成多肽 136 产出评价 136 自主学习 136 单元测试 136 参考文献 137 附录 自主学习实施方案 138