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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DNA10

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　pH13

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Ⅰ299

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 Ⅰ307

6.5.4.2　核酸外切酶Ⅲ308

6.5.4.3　核酸酶S1308

6.5.4.4　核酸酶Bal 31309

6.5.5 RNA核酸酶310

6.5.5.1　RNase H酶310

6.5.5.2.2 RNase CL3311

6.5.5.2　位点专一的RNA核酸酶311

6.5.5.2.1 RNase A311

6.5.5.2.3 RNase T1312

6.5.5.2.4 RNase U2312

6.5.5.2.5　核酸酶S7312

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HpaⅡ333

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