赵仕兰
南京盛德生物科技研究院有限公司 江苏省南京市 210000
摘要：文章主要阐述了酶工程技术的发展，分析酶工程相关技术包含酶固定化技术、酶分子修饰技术、非水相反应等，以此为基础，明确酶工程技术在食品领域、畜牧领域、医药领域、酿酒领域、环保领域等方面的应用，从而为相关工作者提供参考。
关键词：现代生物化工；酶工程技术；应用
前言：
酶工程是指利用酶生物催化功能，通过生物反应装置，以工程手段转化原料为物质的技术，研究包含酶的固定化、植被、改造及锈蚀等，广泛用于医药、环保、轻工及生物能源中。特别是在现代生物化工行业的发展下，积累诸多学科知识，基因合成、大规模测序、基因编辑、生物信息学等技术突破，使得生物研究迈入了新的发展阶段，更应当加强对酶工程技术的研究，从而推动新的技术革命。
一、酶工程技术发展
酶工程是指利用蛋白质工程、基因等技术手段，制备酶制剂，实现酶的改造、固定化与修饰。人们的酶工程应用历史，可追溯至几百年前。如，我国传统泡菜、腐乳、咸菜制作均需要微生物酶作用；法国葡萄酒需通过酵母细胞中的粗酶发酵葡萄等。从最初的认识酶，至后期证实酶，不到100年已经让酶工程成为独立学科。70年代固化酶及技术研究，人们逐渐认识到酶的多种作用，如今，酶在医药制备、食品加工、畜牧饲料等行业均广泛应用，科学家也探索利用蛋白质人工修饰或合成方式获得非天然酶，以满足人们生产需求。
二、酶工程相关技术
1.酶固定化技术
酶通常可溶于水，与反应物结合催化后，可能会产生难以与产物分离的问题，使得酶无法实现重复利用，还会污染产物，降低纯度与质量。借助酶固定化技术，可束缚酶在难溶胶体与固体材料中，使其在充分接触反应物催化的基础上，避免被水溶解，常用物理吸附法、包埋法等。其中，物理吸附法具有良好效果，利用硅藻土、氧化铝、活性炭等材料吸附酶，以免其失活或变性；包埋法多用于包埋细胞，常用樱花细胞，具有低成本特点，但专一性、催化效率等有所不足。现已经研究出新型酶固定化技术，包含酶定向固定化、酶自固定化、多酶共固定技术，可采取超声波处理、围脖出离、辐射处理及磁场处理的方式。
2.酶分子修饰技术
酶能够高效催化产生化学反应，自然情况下对于环境具有较高要求，难以适应工厂生产。人们研究出分子生物学技术与传统突变技术，修饰替换蛋白质上得氨基酸，以此不改变原有催化效果基础上，减少对外界环境的要求，也可称之为蛋白质工程。
3.非水相反应
酶工程的发展使其广泛用于工厂生产中，却也逐渐暴露出稳定性不足、活力不高的弊端。通过研究发现，在非水介质中酶的催化优势超过水溶液催化，即为非水相催化，其反应前提要求产物、底物等具备疏水性，部分非极性产物、底物有非水介质可提高溶解度，实现合成反应。
三、现代生物化工中酶工程技术的应用
1.食品领域应用
食品领域作为最早应用酶工程的行业，广泛用于食品检测、加工与保鲜工作中。一是食品加工应用。酶技术在营养强化剂、调味剂、甜味剂、香味剂等食品加工中作用重大。如，果品罐头、乳酸饮料及蛋糕中均添加调味剂糖浆，且可口可乐公司的甜味剂50%。
酶制剂能够澄清果蔬汁，丰富营养，保持清爽口感，加工果蔬中经常使用β-葡萄糖甘酶、维生素酶、果胶酶等酶制剂；二是食品检测应用。酶技术检测主要是以酶为材料，测定难以利用一般化学方式测定的食品成分，或是利用某已知酶种类进行食品特殊酶含量、活性的检测，包含食品卫生安全、食品质量酶法评价、食品组分酶法测定等环节中，常用胶体金法、酶联免疫分析法。如，食品可用间接竞争酶联免疫分析法进行食品邻苯二甲酸二丁酯测定，以胶体金法测定牛羊肉内鸡肉含量；三是食品保鲜应用。食品的储藏、加工及运输等环节，应用酶制剂能够达到保鲜效果，常用酶制剂包含过氧化氢酶、葡萄糖氧化酶、溶菌酶等。如，在葡萄酒内添加GOD与过氧化氢酶，能够减少含酒精量。
2.畜牧领域应用
在畜牧领域中应用生物酶能够追溯至19世纪，主要用于畜牧饲料配制中，常用生物酶包含淀粉酶、微生物复合酶等，能够促进动物健康成长，增强动物免疫力，提高饲料利用率等。并且，在部分有小动物中，幼崽存活率较低，也可配制生物酶饲料，借助酶技术增强幼崽抵抗力，可提高动物存活率，避免过多使用兽药，从而推动畜牧业实现健康发展。同时，酶技术还能处理人类生产、生活中诸多含蛋白质废弃物中，处理后可用于畜牧业生产，减少生产成本，怎样减少酶技术处理问题，成为酶工程重要研究方向。
3.医药领域应用
在医药行业中，酶技术作为重要技术，有效推动了该行业的发展，促进制药、医疗、诊断检测质量及效率的提高。一方面用于制药与医疗。酶工程技术包含脱氧核酶、酶化学修饰、酶催化技术、抗体酶、酶固化技术等，广泛用于医药行业，特别是微生物与酶的转化反应，可用于制作核苷酸类、维生素类、有机酸类、氨基酸及抗生素等药物；另一方面用于诊断检测。在病毒检测中需应用酶技术，常用荧光PCR法、酶联免疫法、胶体金法等，特别是新冠疫情下，愈发凸显酶技术重要性。如，借助胶体金法对新冠状病毒进行检测，诊断新冠状病毒肺炎，快捷方便，能够迅速定位疑似感染者，对疫情控制提供了巨大帮助。
4.酿酒领域应用
在啤酒生产中，麦芽作为重要原料，如若出现大米原料用量大、麦芽质量不足等情况，则会导致纤维素酶、β-葡萄糖甘酶、淀粉酶缺乏活力的情况，酿造啤酒无法充分糖化，讲解蛋白质也有所不足，进而影响了啤酒吸收率与口感。因此，需积极应用酶技术，诸多生产厂家通过应用β-葡萄糖甘酶、蛋白酶及微生物淀粉酶等酶制剂，添加至啤酒酿造中，可避免发生麦芽中酶活力降低情况，进而提高啤酒酿造质量。
5.环保领域应用
随着温室效应、白色污染的的问题愈发严重，各种废水、防治害虫二次污染及其他污染物防治已经成为人们重要关心问题，特别是在可持续战略背景下，对于环保提出了新的要求。在此过程中，应用酶技术能够缓解环保压力，微生物、昆虫分解塑料主要是借助酶催化降解塑料，为提高分解效率，可直接应用酶技术，定点突变酶基因，质粒重组，将其转入宿主菌实现过量表达与分离纯化；借助嗜碱酶、嗜热酶、耐有机溶剂酶等极端酶，还能处理造纸行业、印染行业及洗涤行业等废水，保护环境；应用产几丁质酶微生物防治植物致病菌，降低应用农药量；使用乙二醛氧化镁、过氧化物酶及漆酶能够治理多环芳香烃、重油、四氯苯酚污染物。
总结：综上所述，酶工程作为现代生物学中重要方式，该技术的发展成熟对医学基础、工程化应用十分重要，且酶工程任务从简单提高酶产量逐渐向改变生物学特性发展。因此，人员在今后研究中，也应当继续提高酶产品精度，加强酶工程技术的研究。
参考文献：
[1]李盼盼.现代生物化工中酶工程技术研究与应用[J].云南化工,2021,48(03):97-98.
[2]段涛.现代生物化工中酶工程技术研究与应用[J].科技风,2021(07):169-170.
[3]赵帅,王济,蔡雄飞,李晓燕,李丁,赵士杰,郁鑫杰.土壤铅污染物形态和生物影响分析及修复技术综述[J].现代化工,2020,40(12):8-12+18.
[4]马国杰,郭鹏坤,常春.生物质厌氧发酵制氢技术研究进展[J].现代化工,2020,40(07):45-49+54.