酶工程发展情况简介
1894年,日本科学家首次从米曲霉中提炼出淀粉酶,并将淀粉酶用作治疗消化不良的药物,从而开创了人类有目的地生产和应用酶制剂的先例。1908年,德国科学家从动物的胰脏中提取出胰酶(胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶的混合物),并将胰酶用于皮革的鞣制。同年,法国科学家从细菌中提取出淀粉酶,并将淀粉酶用于纺织品的退浆。1911年,美国科学家从木瓜中提取出木瓜蛋白酶,并将木瓜蛋白酶用于除去啤酒中的蛋白质浑浊物。此后,酶制剂的生产和应用就逐步发展起来了。然而,在此后的近半个世纪内,酶制剂的生产一直停留在从现成的动植物和微生物的组织或细胞中提取酶的方式。这种生产方式不仅工艺比较复杂,而且原料有限,所以很难进行大规模的工业生产。1949年,科学家成功地用液体深层发酵法生产出了细菌α淀粉酶,从此揭开了近代酶工业的序幕。
早在1916年,美国科学家就发现,酶和载体结合以后,在水中呈不溶解状态时,仍然具有生物催化活性。但是,系统地进行酶的固定化研究则是从20世纪50年代开始的。1953年,德国科学家首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化,然后将淀粉酶等与这种载体结合,制成了固定化淀粉酶。1969年,日本科学家首先在工业上应用固定化氨基酰化酶生产出L氨基酸。同年,各国科学家开始使用“酶工程”这一名称来代表生产和使用酶制剂这一新兴的科学技术领域。1971年,第一次国际酶工程学术会议在美国召开,会议的主题就是固定化酶的研制和应用。20世纪70年代后期,酶工程领域又出现了固定化细胞(又叫做固定化活细胞或固定化增殖细胞)技术。固定化细胞是指固定在一定空间范围内的、能够进行生命活动的并且可以反复使用的活细胞。1978年,日本科学家用固定化细胞成功地生产出α-淀粉酶。
我们知道,细胞中的一些物质之所以不能分泌到细胞外,原因之一就是细胞壁起到了阻碍作用。科学家设想,如果将细胞壁除去,就有可能使比较多的胞内物质分泌到细胞外,这就是科学家开展固定化原生质体研究的意图。1986年,我国科学家利用固定化原生质体发酵生产碱性磷酸酶和葡萄糖氧化酶等相继获得成功,为酶工程的进一步发展开辟了新的途径。
近20年来,在固定化酶、固定化细胞和固定化原生质体发展的同时,酶分子修饰技术、酶的化学合成以及酶的人工合成等方面的研究,也在积极地开展中,从而使酶工程更加显示出广阔而诱人的前景。
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