食品酶工程复习思考题
第一节酶工程概论
1.明确概念：酶、酶活力、比活力、酶的活性中心、酶工程；
酶：是由生物细胞合成的以蛋白质为主要成分，对底物起高效催化作用的生物催化剂(biocatalyst)。其中包括具有催化作用的核酸-核酶（ribozyme）。
酶活力：酶催化某一化学反应的能力。
比活力：每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数（U/mg蛋白）。
酶的活性中心：酶分子中直接结合底物，并催化底物化学反应的小区域。
酶工程：酶的生产与应用，它的近期目标是将基因工程、分子生物学成果用于酶的应用，进一步开发固定化酶技术与酶反应器。
2.了解酶工程的分类和发展历史；
发展历史1、从动物、植物、微生物组织和细胞中提取酶
2、微生物液体深层发酵生产酶
3、提高酶的稳定性和使用效率
4、基因工程生产酶
5、蛋白质工程定向改造酶
3、认识酶与一般催化剂的相同点和不同点。
酶与一般催化剂的共性：1量少催化效率高
2不改变化学反应的平衡点
3 降低反应活化能
不同于一般催化剂的特性：1催化的高效性
2作用的专一性（特异性、选择性）
第二节酶的生产
1．目前酶有哪三种生产方式？各有何优缺点？怎样应用？
提取法，化学合成法，发酵法。
1.1提取法：用各种提取、分离技术从动物、植物或微生物细胞或组织中将
酶提取分离出来的方法。
优:方法简单方便，在动植物资源丰富的地区，有其使用价值。
Eg 木瓜蛋白酶，菠萝蛋白酶等的生产。
缺:受到气候、地理环境的影响；还涉及技术上、经济上、以及伦理上的问题，酶源有限。
1.2化学合成法: 在生物体外，人工合成具有生物活性的蛋白质（酶）。
难点:1.氨基酸单体的纯度要求很高2.合成成本高3.只能合成化学结构已研究清楚的酶。
Eg.牛胰岛素,核糖核酸酶.
1.3发酵法: 利用细胞，主要是微生物细胞的生命活动而获得人们所需的酶。
特点:1）微生物生长繁殖快，生活周期短，产量高，单位干重产物的酶比活很高。
2）微生物培养方法简单，所用的原料大都为农副产品，来源丰富，价格低廉，机械化程度高，经济效益高。
3）微生物菌株种类繁多，酶的品种齐全。
4）微生物有较强的适应性和应变能力，可以通过适应、诱导、诱变及基因工程等方法培育出新的产酶量高的菌种。
*人们偏好于使用长期以来在食品和饮料工业上用作生产菌的微生
物。因为要使用未经检验的微生物进行生产，就必须获得法定机构的
许可，而获准前必须先进行产品毒性与安全性的估价。
2．酶的发酵生产有哪三种方法？各有何优缺点？怎样应用？
1>固体发酵.( 主要是用于真菌来源的商业酶生产.)
优：设备简单，操作方便，麦曲中酶浓度高，特别适用于各种老菌的培养和发酵产酶。
缺：劳动强度大,原料利用率较低,生产周期较长。
2>液体深层发酵。（微生物细胞;植物细胞;动物细胞的悬浮培养和发酵。）
优点:液体深层发酵的机械化程度较高，技术管理较严，酶产率较高，质量较好，产品回收率较高，可实现连续化生产。
3>固定化细胞发酵。（指固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围内进行生
命活动的细胞。）
优：1）细胞密度较高，反应器水平的生产强度较大，可提高生产能力；
2）发酵稳定性好，可以反复使用或连续使用较长的时间，易于连续化、自动化生产。
3）细胞固定在载体上，流失较少，可在高稀释率的情况下连续发酵，大大提高设备利用率；
4）发酵液中含菌体较少，利于产品分离纯化，提高产品质量等。
缺：技术要求高，需特殊的固定化细胞反应器，目前只适用于胞外酶的生产。
3.酶的发酵生产对菌种有何要求？特别是安全性方面FAO/WHO有哪三点基本要求？
1）酶的产量高：繁殖快，产酶量高，有利于缩短生产周期。
2）容易培养和管理：能在便宜的底物上生长良好。
3）产酶性能稳定，菌株不易退化。
4）利于酶的分离纯化。
5）安全可靠：不是致病菌及产生有毒物质或其他生理活性物质的微生物，确保酶生产和应用的安全。
安全性: 1、凡从动植物可食部分的组织，或从食品加工传统使用菌种生产的酶，可作为食品对待，无需进行毒物学研究，而只需建立详细的有关酶化学与微生物学的详细说明即可；
2、凡由非致病性的一般食品污染微生物提取的酶须进行短期毒性试验；
3、对于非常见微生物制得之酶，则需作广泛毒性试验，包括慢性中毒。
4.提高酶产量的措施有哪些？其机理何在？
4.1.控制发酵条件（成分，温度，pH，溶氧，搅拌）
4.2.添加诱导物（作用底物，底物类似物，反应产物）
4.3. 降低阻遏物浓度（代谢末端产物的阻遏，分解代谢物阻遏的调节）
4.4.添加表面活性剂
非离子型的表面活性剂：吐温、特里顿等；
机理：1.积聚在细胞膜上，增加细胞的通透性，有利于酶的分泌；
2. 有些表面活性剂对酶分子有一定的稳定作用
4.5. 添加产酶促进剂（激活剂，稳定剂）
第三节
1．酶的分离纯化酶制剂制备的基本步骤有哪些？其各有何方法？原理何在？
步骤：破碎细胞---溶剂抽提---离心过滤---浓缩---干燥---结晶
破碎：a）机械破碎法：捣碎法，研磨法，匀浆法
b）物理破碎法：温度差破碎法压力差破碎法（渗透压差法超声波破碎法）
c）化学破碎法：应用各种化学试剂与细胞膜作用，使细胞膜的结构改
变或破坏的方法
c1.有机溶剂处理，c2.表面活性剂处理
d）酶法破碎：外加酶处理，自溶法
溶剂抽提：a）盐溶液提取
b）酸碱溶液提取
c）有机溶剂提取
分离：a)离心分离
b）过滤与膜分离
c）沉淀分离：c1.盐析沉淀，c2.有机溶剂沉淀，c3.复合沉淀，c4.吸附层系分离
浓缩：从低浓度酶溶液中除去部分的水或其他溶剂而成为高浓度溶液的过程 a）蒸发浓缩 b）真空浓缩
干燥：真空干燥冷冻干燥喷雾干燥
结晶：盐析结晶有机溶剂结晶透析平衡结晶等电点结晶
2．课堂上主要介绍了哪些酶纯化与精制方法？其原理何在？
凝胶过滤：又叫分子筛层析，是以各种多孔凝胶为固定相，利用溶液中各组
分的分子量不同而进行分离的技术。
等电聚焦电泳（等电点沉淀）：利用两性电解质在等电点时溶解度最低，以及不同的酶具有不同等电点这一特性进行分离纯化的方法。
亲和层析：利用生物分子对之间所具有的专一而又可逆的亲和力使生物分子分离纯化的技术
3．酶分离提取过程中怎样判定酶的纯度？
酶纯化过程中的每一个步骤都须进行酶活性及比活性的测定。这样才能知道所需的酶是在哪一个部分，才可以用来比较酶的纯度。酶的纯度可用酶的比活力来衡量。
4．酶应怎样保存？
第四节酶分子的修饰与改造
1．目前酶分子修饰与改造主要有哪二条途径？
(1) 通过分子修饰的方法来改变已分离出
来的天然酶的结构。
(2) 通过生物工程方法改造编码酶分子的
基因从而达到改造酶的目的。
2．酶分子修饰有哪几种方法？其原理何在？怎样应用？
1 金属离子置换修饰
改变酶分子中所含的金属离子，使酶的特性和功能发生改变的方法称为金属离子置换修饰。简称为离子置换法
用于修饰的金属离子钙、镁、锌、铜等二价金属离子。适用的酶类结构中含有金属离子的酶。
2 大分子结合修饰
利用水溶性大分子与酶结合，使酶的分子结构发生某些精细的改变，从而改变酶的特性与功能的方法
大分子结合修饰是目前应用最广的酶分子修饰方法。经过此法修饰的酶可显著提高酶活力，增加稳定性或降低抗原性。
3 肽链有限水解修饰
在限定的肽键上进行肽链的水解，称为肽链有限水解。
选用肽链的有限水解，使酶的空间结构发生某些精细的改变，从而改变酶的特性和功能的方法，称为肽链有限水解修饰。
对酶进行肽链有限水解，通常使用专一性较强的蛋白酶或肽酶为修饰剂。此外也可采用其他方法使肽链部分水解，达到修饰目的。
4 酶蛋白侧链基团修饰
组成蛋白质的氨基酸残基上的功能团。主要有氨基、羧基、巯基、咪唑基等。
这些基团可组成各种副键，对于蛋白质空间结构的形成和稳定起着重要作用。
5 氨基酸置换修饰
将肽链上的某一个氨基酸换成另一个氨基酸，引起酶蛋白空间构象的某些改变，从而改变酶的某些特性和功能，这种修饰方法，称为氨基酸置换修饰。
氨基酸置换修饰可以用化学方法进行。但现发展到用蛋白质工程来实现
6 物理修饰
通过各种物理方法，使酶分子的空间构象发生某些改变，从而改变酶的某些
特性和功能的方法称为物理修饰。
物理修饰的特点：
不改变酶的组分和基团;
酶分子中的共价键不发生改变;
副键发生某些变化和重排
3．酶分子修饰后性质有何改变？
⑴酶活力提高
使酶活性中心更有利于和底物结合，并形成准确的催化部位，从而提高酶活。⑵酶的稳定性增加
使酶与其它大分子结合，形成复合物，就可起到保护酶的天然构象的作用，从而增加酶的稳定性。
⑶酶的抗原性消除或降低
当外源蛋白非经口进入人或动物体内后，体内血清就可能出现与此外源蛋白特异结合的抗体，能引起体内产生抗体的物质称为抗原，如精氨酸酶经聚乙二醇结合修饰后，其抗原性显著降低；用聚乙二醇对色氨酸酶进行修饰，可完全消除该酶的抗原性。
第五节生物催化剂的固定化
1．明确概念：固定化酶、酶反应器、酶传感器、酶电极；
固定化酶（immobilized enzyme）不溶于水的酶。是用物理的或化学的方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在水不溶性凝胶或半透膜的微囊体中制成的。酶固定化后一般稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用。
酶反应器——以酶为催化剂进行反应所需要的设备
酶传感器——是以固定化酶作为感受器，以基础电极作为换能器的生物传感器。酶电极——是应用最广泛的一种酶传感器。酶电极用于样品组分的分析检测，有快速、方便、灵敏、精确的特点。
2．酶/细胞固定化的方法有哪几类？各有哪些具体方法？其优缺点如何？怎样应用？
细胞的固定化方法：
1包埋法2、吸附法
酶固定的方法：
物理吸附法：
优点：操作简单，反应条件温和，可反复使用，经济，酶在固定化过程中变性的可能性小。
缺点：非特异性吸附，结合力弱，酶易解吸并污染产品
方法：以固体表面物理吸附为依据，使酶与水不溶性载体相接触而达到酶吸附的目的
离子吸附法：
优点：操作简便，反应条件温和，制备出的固定化酶活性高，固定化酶容易回收再生。
缺点：载体与酶分子之间的结合仍不够牢固，当使用高浓度底物、高离
子强度或pH值发生变化时酶容易脱落
方法：通过离子效应，将酶分子固定到含有离子交换基团的固相载体上。
共价结合法：
缺点：与吸附法相比，其反应条件苛刻，操作复杂，且由于采用了比较激烈的反应条件，容易使酶的高级结构发生变化而导致酶失活，有时也会使底物的专一性发生变化；
优点：酶与载体结合牢固，一般不会因为底物浓度过高或存在的盐类等原因而轻易脱落。
方法：通过酶分子上的功能团，与载体表面上的反应基团发生化学反应形成共价键的一种固定化方法。
共价交联法：
缺点：反应条件比较激烈，固定化酶的回收率低，
包埋法：包埋法一般不需要与酶蛋白的氨基酸残基起结合反应，较少改变酶的高级结构，酶的回收率较高。仅适用于小分子底物和产物的酶，因为只有小分子物质才能扩散进入高分子凝胶的网格，并且这种扩散阻力还会导致固定化酶动力学行为的改变和活力的降低。
包埋法：
方法：将酶包埋在高聚物凝胶网格中或高分子半透膜内的固定方法，前者又称为凝胶包埋法，后者则称为微囊法。
优点：包埋法一般不需要与酶蛋白的氨基酸残基起结合反应，较少改变酶的高级结构，酶的回收率较高。
缺点：仅适用于小分子底物和产物的酶，因为只有小分子物质才能扩散进入高分子凝胶的网格，并且这种扩散阻力还会导致固定化酶动力学行为的改变和活力的降低。
微囊法：
方法：利用各类型的膜将酶封闭起来，这类膜能使低分子产物和底物通过，而酶和其他高分子不能通过。
3．酶/细胞固定化后的性质有何变化？
1、酶活力的变化
①酶的构象的改变导致了酶与底物结合能力或催化底物转化能力的改变；
②载体的存在给酶的活性部位或调节部位造成某种空间障碍，影响酶与底物或其他效应物的作用；
③底物和酶的作用受其扩散速率的限制。
2、酶稳定性提高
3、最适pH值的变化
4、最适温度的变化，固定化后的酶失活速度下降，所以最适温度也随之提高
5、动力学常数的变化
4．酶/细胞固定化的评判指标有哪些？
1、相对酶活力
具有相同酶蛋白量的固定化酶与游离酶活力的比值。
a 影响相对酶活力的因素：载体结构、颗粒大小、
底物分子量大小、酶的结合效率。
相对酶活力低于75％的固定化酶，一般没有实
际应用价值。
2、酶的活力回收率
固定化酶的总活力与用于固定化的酶的总活力之百分比称为酶的活力回收率。3、固定化酶的半衰期
固定化酶的活力下降到为初始活力一半所经历的时间，用t1/2表示，它是衡量固定化酶操作稳定性的关键。
5．酶反应器有哪些主要类型？
1、搅拌罐型:间歇式,连续式,多级连续式;
间歇式连续式半间歇式
2、固定床(填充床)型:带循环式,列管式
填充床型反应器(PBR)：把催化剂填充在固定床（填充床）中的反应器叫做固定床型反应器。这是使用最广泛的固定化酶反应器，单位体积催化剂负荷量高、结构简单、容易放大、剪切力小、催化效率高。
3、流化床型反应器(FBR)：装有较小颗粒的垂直塔式反应器。底物以一定流速从下向上流过，使固定化酶颗粒在流体中维持悬浮状态进行反应。固定化颗粒和流体可看作均匀混合的流体。具传热与传质特性好、不堵塞、能处理粉状底物、压降较小等优点，也很适于需排气供气的反应。
4、膜式:平板状,螺旋卷型,转盘式,空心管式.
6．酶反应器的性能主要有哪些评价指标？
测定内容：活性；
稳定性；
选择性；
达到的产物产量；
底物转化率等。
空时(稀释率)——底物在反应器中的停留时间。
转化率——每克底物中有多少被转化为产物。
生产强度——每小时每升反应器体积所生产的产品克数，主要取决于酶
的特性、浓度、反应器特性、操作方法等。
7．酶传感器的设计原理是什么？目前有哪些应用？
酶传感器是以固定化酶作为感受器，以基础电极作为换能器的生物传感器。
原理：利用酶的催化作用，在常温常压下将糖类、醇类、有机酸、氨基酸等
生物分子氧化或分解，通过换能器将反应过程中化学物质的变化转变为电信号记录下来，进而推出相应的生物分子浓度。
特性：专一、灵敏、快速、简便、准确，
稳定性好，可重复多次使用。
应用：发酵过程、临床诊断、化学分析、环境监测
测定物质：葡萄糖、尿素、尿酸、乳酸、乙酸、
乙醇、赖氨酸、乳糖、果糖、蔗糖、
过氧化氢等。
食品酶学 1、酶的特性及其对食品科学的重要性 ⑴酶的一般特性：酶的催化效率高、酶作用的专一性、大多数酶的化学本质是蛋白质 ⑵酶对食品科学的重要性： ①酶对食品加工和保藏的重要性：；例如葡萄糖氧化酶作为除氧剂普遍应用于食品保鲜及 包装中，延长食品保质期。 ②酶对食品安全的重要性：利用酶的作用去除食品中的毒素， ③酶对食品营养的重要性：利用酶作用去除食品中的抗营养素，提高食品的营养价值 ④酶对食品分析的重要性：酶法分析具有准确、快速、专一性和灵敏性强等特点，其中最大优点就是酶的催化专一性强 ⑤酶与食品生物技术：酶工程的主要研究内容是把游离酶固定化，然后直接应用于食品生产过程中物质的转化。 2名词解释 1、酶： 2、胞外酶： 3、胞内酶： 4、多酶体系： 5、同功酶： 6、酶活力单位： 7、酶原： 3、酶的发酵生产对培养基的要求 ⑴碳源：①产酶微生物大部分利用的是有机碳，如麸皮、玉米等②不同微生物所需的碳源不同，因此在配制培养基时应根据不同细胞的不同要求而选择合适的碳源 ⑵氮源：多数情况下将有机氮源和无机氮源配合使用才能取得较好的效果 ⑶碳氮比：①在微生物酶生产培养中碳氮比是随生产的酶类、生产菌株的性质和培养阶段的不同而改变的。②发酵时，不同发酵阶段要求的碳氮比也是不同的。 ⑷无机盐：微生物酶生产和其他微生物产品生产一样，培养基中需要有磷酸盐及硫、钾、钠、钙、镁等元素存在。 ⑸生长因子：微生物需要一些微量的像维生素一类的物质，才能正常生长发育 ⑹产酶促进剂：产酶促进剂是指在培养基中添加某种少量物质，能显著提高酶的产率，这类物质称为产酶促进剂。包括诱导物与表面活性剂。 4、分离纯化酶有哪些?根据什么? 根据酶和杂蛋白的性质差异，它们的分离方法可分为： ⑴根据分子大小而设计的方法，如离心分离法、筛膜分离法、凝胶过滤法等 ⑵根据溶解度大小分离的方法，如盐析法、有机溶剂沉淀法、共沉淀法、选择性沉淀法、等电点沉淀法等 ⑶按分子所带正负电荷多少分离的方法，如离子交换分离法、电泳分离法、聚焦层析法等 ⑷按稳定性差异建立的分离方法，如选择性热变性法、选择性酸碱变性法、选择性表面变性法等 ⑸按亲和作用的差异建立的分离方法，如亲和层析法、亲和电泳法等 5、酶分子修饰的方法和意义 酶分子修饰：通过各种方法使酶分子的结构发生某些变化，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程。酶分子修饰的方法:对酶分子的修饰方法分为化学法、生物法、和物理法。
酶工程复习 一、名词解释 1、诱导与阻遏：诱导是加进某种物质，使酶的生物合成开始或加速进行的过程。阻遏是容易利用的碳源的分解代谢的产物阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象。 2、最适生长温度与最适生产温度：最适生长温度是在该温度下，微生物细胞的生长速率最大。最适产酶温度低于最适生长温度，在较低温度下，提高酶的稳定性，延长细胞产酶时间。 3、生长因子：细胞生长繁殖不可缺少的微量有机化合物，如aa, 嘌呤，嘧啶，激素 4、等电点沉淀 利用两性电解质在等电点时溶解度最低，以及不同的两性电解质有不同的等电点这一特性，通过调节溶液的pH值，使酶或杂质沉淀析出，从而使酶与杂质分离的方法称为等电点沉淀。 5、盐析沉淀 是利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下溶解度不同的特点，通过在酶液中添加一定浓度的中性盐，使酶或杂质从溶液中析出沉淀，从而使酶与杂质分离的过程。 6、酶分子修饰：通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。 7、分子内交联修饰：含有双功能基团的化合物（双功能试剂）如戊二醛、己二胺、葡聚糖二乙醛等，可以在酶蛋白分子中相距较近的两个侧链基团之间形成共价交联，从而提高酶的稳定性的修饰方法称为分子内交联修饰。 8、酶的有限水解修饰：在肽链的限定位点进行水解，使酶的空间结构发生某些精细的改变，从而改变酶的特性和功能的方法，称为肽链有限水解修饰。 9、酶的定点突变技术：定点突变技术是指在DNA序列中的某一特定位点上进行碱基的改变从而获得突变基因的的操作技术。 10、侧链基团修饰：采用一定的方法(一般为化学法)使酶分子的侧链基团发生改变，从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法称为侧链基团修饰。 11、抗体酶（Catalytic antibody) ，又称催化抗体，是指通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体，它除了具有相应免疫学性质，还类似于酶，能催化某种活性反应,是一种新型人工酶制剂，是一种具有催化功能的抗体
食品酶工程复习思考题 第一节酶工程概论 1.明确概念：酶、酶活力、比活力、酶的活性中心、酶工程； 酶：是由生物细胞合成的以蛋白质为主要成分，对底物起高效催化作用的生物催化剂(biocatalyst)。其中包括具有催化作用的核酸-核酶（ribozyme）。 酶活力：酶催化某一化学反应的能力。 比活力：每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数（U/mg蛋白）。 酶的活性中心：酶分子中直接结合底物，并催化底物化学反应的小区域。 酶工程：酶的生产与应用，它的近期目标是将基因工程、分子生物学成果用于酶的应用，进一步开发固定化酶技术与酶反应器。 2.了解酶工程的分类和发展历史； 发展历史1、从动物、植物、微生物组织和细胞中提取酶 2、微生物液体深层发酵生产酶 3、提高酶的稳定性和使用效率 4、基因工程生产酶 5、蛋白质工程定向改造酶 3、认识酶与一般催化剂的相同点和不同点。 酶与一般催化剂的共性：1量少催化效率高 2不改变化学反应的平衡点 3 降低反应活化能 不同于一般催化剂的特性：1催化的高效性 2作用的专一性（特异性、选择性） 第二节酶的生产 1．目前酶有哪三种生产方式？各有何优缺点？怎样应用？ 提取法，化学合成法，发酵法。 1.1提取法：用各种提取、分离技术从动物、植物或微生物细胞或组织中将 酶提取分离出来的方法。
优:方法简单方便，在动植物资源丰富的地区，有其使用价值。 Eg 木瓜蛋白酶，菠萝蛋白酶等的生产。 缺:受到气候、地理环境的影响；还涉及技术上、经济上、以及伦理上的问题，酶源有限。 1.2化学合成法: 在生物体外，人工合成具有生物活性的蛋白质（酶）。 难点:1.氨基酸单体的纯度要求很高2.合成成本高3.只能合成化学结构已研究清楚的酶。 Eg.牛胰岛素,核糖核酸酶. 1.3发酵法: 利用细胞，主要是微生物细胞的生命活动而获得人们所需的酶。 特点:1）微生物生长繁殖快，生活周期短，产量高，单位干重产物的酶比活很高。 2）微生物培养方法简单，所用的原料大都为农副产品，来源丰富，价格低廉，机械化程度高，经济效益高。 3）微生物菌株种类繁多，酶的品种齐全。 4）微生物有较强的适应性和应变能力，可以通过适应、诱导、诱变及基因工程等方法培育出新的产酶量高的菌种。 *人们偏好于使用长期以来在食品和饮料工业上用作生产菌的微生 物。因为要使用未经检验的微生物进行生产，就必须获得法定机构的 许可，而获准前必须先进行产品毒性与安全性的估价。 2．酶的发酵生产有哪三种方法？各有何优缺点？怎样应用？ 1>固体发酵.( 主要是用于真菌来源的商业酶生产.) 优：设备简单，操作方便，麦曲中酶浓度高，特别适用于各种老菌的培养和发酵产酶。 缺：劳动强度大,原料利用率较低,生产周期较长。 2>液体深层发酵。（微生物细胞;植物细胞;动物细胞的悬浮培养和发酵。） 优点:液体深层发酵的机械化程度较高，技术管理较严，酶产率较高，质量较好，产品回收率较高，可实现连续化生产。 3>固定化细胞发酵。（指固定在水不溶性载体上，在一定的空间范围内进行生 命活动的细胞。） 优：1）细胞密度较高，反应器水平的生产强度较大，可提高生产能力； 2）发酵稳定性好，可以反复使用或连续使用较长的时间，易于连续化、自动化生产。 3）细胞固定在载体上，流失较少，可在高稀释率的情况下连续发酵，大大提高设备利用率； 4）发酵液中含菌体较少，利于产品分离纯化，提高产品质量等。 缺：技术要求高，需特殊的固定化细胞反应器，目前只适用于胞外酶的生产。 3.酶的发酵生产对菌种有何要求？特别是安全性方面FAO/WHO有哪三点基本要求？
《酶工程》考试问答题总结（含答案） 1、利用微生物生产酶制剂的优点是什么？对产酶菌种的要求是什么？ 答：优点：1）微生物种类多，酶种丰富，且菌株易诱变、可变。2）微生物繁殖速度快，生产周期短，生产能力强，产酶量高。3）易分离提取，特别是胞外酶。4）原料来源广泛，价格便宜，生产成本低。5）容易实现大规模机械化，自动化连续化工生产。6）可利用生物工程新技术，选育新菌种，提高产酶量，增加酶种。 要求：1）不是致病菌，在系统发育上，最好与病原体无关。在食品与医药方面注意安全性。2）能够利用廉价原料，发酵周期短，产酶量子。3）菌种遗传性要稳定，不易变异退化，不易感染噬菌体，保证生产的稳定重要性。4）最好选用产胞外酶的菌种，有利于酶的分离，回收率高。 2、酶分子修饰的原因、目的和基本原理是什么？主要的修饰方法是什么？ 答：原因：（1）活力问题：酶目前来源是生物材料，生物技术和产量有限，活力不高。(2)稳定性问题：酶是蛋白质，一般不稳定，使酶制剂的生产，保存反应有很大不便和问题（3）具有抗原性：酶是高分子蛋白质，作为药物使用，在生物体中有抗原反应及被抗体代谢失效的危险。（4）反应控制问题：实际反应中pH、温度等多种因素不易达到保持酶的最适合条件。 目的：提高酶活力；增强酶的稳定性；降低或是消除酶的抗原性，总之可以大大改善天然酶的不足之处，使其更适合于工业生产的应用要求。 3、酶活力测定需注意哪些问题？ 答：（1）测定的酶反应速度必须是初速度：一般指底物消耗量在5%以内或是食物形成占总产量的15%一下时的速度，只有初速度才与底物浓度成正比;
(2)反应必定在酶最适合的反应条件下进行； （3）用反应速度对酶速度作图应将是一条通过原点的直线； （4）底物浓度，辅助因子浓度必定大于酶浓度； （5）测酶活力所用试剂中不应含有酶的抑制剂，激活剂。 4、简述酶提取的方法与过程。 答:1）方法：a 盐溶解提取 b 酸溶液提取 c 碱溶液提取 d 有机溶液提取。 2）过程：材料预处理，细胞破碎和酶的抽取。 5、引起酶反应器生产能力下降的主要原因？选择酶反应器时需要考虑哪些问题？ 答：1)酶反应器生产能力下降主要原因是固定化酶活力的下降提早。原因：a 酶本身失活 b 酶从载体脱落 c 载体被破坏或溶解 d 底物和产物的稳定性及酶的抑制作用，只能缩短酶反应时间，提高酶浓度，改变反应条件 e 酶反应器被微生物污染，产生蛋白酶，可用药物控制，提高反应温度，底物溶液彻底灭菌 f 传热传质等混合平衡问题在反应器内设计配置均质设施；2）选择酶反应器时须考虑的问题：a 固定化酶的形状：颗粒状粉末状，片状，膜状，纤维状等 b 底物的物理性质：小分子，可溶解适合于填充床，搅拌式，流化床式，模型等。大分子，不溶性，粘性，不适合填充体，模型。c 酶反应的力学特性：有底物抑制反应，搅拌式，流化床，个别模型不适合填充床。有产物抑制的反应：适合于填充床，模型，流化床，不适合于循环反应器的产物回流装置 d 固定化酶的稳定性：影响大，机械搅拌罐式最明显，其次流化床 e 操作要求反应器费用：搅拌罐型优势大，结构简单，易操作控制造价成本低。 6、有机相中酶形式的选择有哪些？ 答：（1）酶粉：比表面积增大，与底物接触面大在水含量不变时，酶量有最佳值； （2）化学修饰酶：增加酶表面的疏水性，导致酶在有机介质中溶解性增强； （3）固定化酶：对抗有机介质变性的能力增强；随载体与酶形成共价键数量增加抗性增强；载体改变酶微环境的底物和产物的局部浓度；载体影响酶分子上的结合水。 7、酶工程的研究内容主要是什么？
1.酶：是由活细胞产生的，具有高效、专一催化功能的生物大分子。 分为蛋白类酶（P酶）和核酸类酶（R酶） 2.酶工程：是生物技术的重要分支，它是酶学和微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的交叉科学技术，他是从应用的目的出发，研究酶的生产与应用的一门技术性科学。 3.可分为化学酶工程和生物酶工程。 化学酶工程主要指天然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究与应用；生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物，主要包括①用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）②修改酶基因产生遗传修饰酶（突变酶）③设计新的酶基因，合成自然界不曾有的新酶。 4.酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人为操作，获得人们所需要的酶，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。 5.食品酶工程是将酶工程的理论与技术应用于食品工业领域，将酶学基本原理与食品工程相结合，为新型食品及食品原料的发展提供技术支持。 6.锁钥学说：当底物契合到酶蛋白的活性中心时，很像一把钥匙插入到一把锁中，因而使底物发生催化反应。中间产物学说：第五必须首先与酶形成中间复合物，然后再转变为产物，并重新释放出游离的酶。诱导契合学说：酶分子的构象与底物原来并非恰当吻合，只有当底物分子与酶分子相碰撞时，可诱导酶蛋白的构象变得能与底物配合，才结合形成中间络合物，进而引起第五份子发生相应的化学变化。 7.核酸类酶：具有催化活性的RNA 8.酶催化作用的特点：①酶的温和性②专一性③高效性④可调性机理：降低反应活化能。 9.酶活性的调节：《1》酶的可逆共价调节：指酶蛋白分子上的某些残基在另一种酶的催化下进行可逆的共价修饰，从而使酶在活性形式与非活性形式之间相互转变的过程；《2》酶的别构调节：指某些化合物（成为配给或效应物）与酶的活性中心以外的位点结合后，引起酶蛋白构象的变化，从而改变酶活性的方式，能发生别构效应的酶称为别构酶。别构酶有多亚基，两中心（活性中心（负责对底物的结合与催化）、别构中心（可结合效应物，负责调解酶促反应的速率）） 10.协同效应：指蛋白质和一个配体（包括底物和效应物）结合之后，可以影响蛋白质和另一个配体之间的结合能力。 11.同工酶：指能催化相同的化学反应，但蛋白质分子结构不同的一组酶。 12.没作用的高效性机制：①邻位效应及定位效应②底物分子形变③酸碱催化④共价催化 ⑤金属离子催化⑥活性部位微环境的影响⑦协同催化 13.双底物酶促反应动力学：（一）顺序机制：主要特征：酶结合底物和释放产物是按一定顺序进行。①有序顺序机制（底物与酶的结合以及产物的释放有严格的顺序）②随机顺序机制（两个底物与酶的结合顺序是随机的）（二）乒乓反应机制：反应过程中底物与产物是交替的与酶结合。※属于乒乓机制的酶大多是具有辅酶的。 14.PH影响酶促反应速率的原因：①影响酶分子的构象②影响酶和底物的解离③影响酶活性中心基因解离④影响中间复合物的解离
一、什么是生物工程？简述现代生物工程的体系组成。 生物工程（B i oe n g i n e e ri ng ）又称生物技术或生物工艺学，是20 世纪70 年代发展起来的一门新的综合性应用科学,是基于分子生物学和细胞生物学的新兴 技术领域。通常把生物技术分为发酵工程、酶工程、基因工程、细胞工程四个分科，它们相互依存，相互促进。其中，酶工程是生物工程的重要组成成分。 二、什么是酶工程？研究酶与酶工程的意义？ 酶工程是随着酶学研究迅速发展，特别是酶的应用推广使酶学与工程学相互渗透结合，发展而成的新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术。它是从应用的目的出发研究酶，是在一定生物反应装置中利用酶的催化性质，将相应原料转化为有用物质的技术。酶工程包括下列主要内容（酶的产生酶的制备酶和细胞固定化酶分子改造有机介质中的酶反应酶反应器抗体酶酶传 感器酶技术应用） 酶与酶工程研究的重要意义:1研究酶的理化性质及其作用机理，尤其是从酶分子水平去探讨酶与生命活动、代谢调节、疾病、生长发育的关系，具有重大科学意义。2酶是分子生物学研究的重要工具，限制性内切酶H in d Ⅱ的发现使核酸序列测定有了突破，促进了DN A 重组技术的诞生，推动了基因工程的发展3酶的高效率、专一性及不需要高温高压或强酸强碱的反应条件，对普通的化学催化反应产生了决定性的飞跃。它丰富充实了现代化学中的催化理论4酶在工、农、医各方面都应用已久。现在，从与人们生活休戚相关的衣食住行到各行各业的高技术革命，几乎都与酶有关。 三、酶作为生物催化剂的显著特点是什么？影响酶活性的因素有哪些？ 催化效率高；高专一性；易失活；调节性。 （1．酶浓度的调节 2. 激素调节 3. 共价修饰调节 4. 限制性蛋白水解作用与酶活力调控 5. 抑制剂的调节 6. 反馈调节 7. 金属离子和其他小分子化合物的调节）？ 除[E]、[S]外，外界因素：温度、pH、激活剂、抑制剂？ 四、解释典型的（米氏）酶动力学曲线，K m、K s、V max和k cat的定义是什么？说明这些常数之间的关系？ K m：反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。 Ks：底物亲和常数(也称半饱和速度常数）,表示微生物对底物的亲和力。 Vmax:指酶的催化反应速率随底物浓度增加所能达到的最大的浓度； kcat酶转换数（kcat)：一定条件下，1微摩尔酶分子所转化底物的微摩尔数。是表示酶催化效率的。
食品酶学复习思考题 第1章绪论 1.简答题 （1）食品酶学研究内容？ 主要的包括食品中酶的性质、酶的作用规律，酶的结构和作用原理、酶的生物学功能及酶在食品中的应用等 （2）酶的本质是什么? 1.除核酸类酶之外,绝大多数酶都是蛋白质. 2.酶催化的生物反应，称为酶促反应 3.在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物 （3）酶及酶制剂的来源是？ 1.从动物有机体中分离得到 2.从植物体中分离得到 3.通过微生物培养的方法富集 （4）酶的系统命名方法是？ 底物名称+反应物+酶 （6）酶与一般化学催化剂的异同点是什么？ 共同点： 加快反应速度，但不影响反应的平衡 反应过程中不消耗 少量催化剂能催化大量的反应物的反应
催化剂不能催化热力学上根本不可能畸形的反应 一般情况下，对可逆反应的正反两个方向的催化作用相同 不同点： 较温和的条件下反应，一般在常温常压下进行 催化剂的效率很高，可比一般催化剂高106--1020倍 酶的作用具有高度的特异性 高度的不稳定性 没的催化活性是可以调节的 2.论述题 （1）什么是酶，它的生命活动过程中起何重要作用？ 酶（enzyme）是由活细胞产生的，具有高效和专一催化功能的生物大分子。 （2）酶与一般催化剂比较，其催化作用有何特点？ 答：1.较温和的条件下进行反应; 2催化剂的效率很高; 3酶的作用具有高度的特异性; 4高度的不稳定性（易受变性因素影响而失活） 5酶的催化活性是可以调节 （3）什么是结合蛋白酶？什么是酶蛋白，辅酶，辅基和全酶？举例说明酶蛋白，辅酶，辅基在酶促反应中的作用。 答：结合蛋白酶是只有在结合了非蛋白组分（辅助因子）后，才表现出酶的活性。 酶蛋白是双成分酶的蛋白质部分，决定催化反应特异性。 辅酶是一些酶蛋白小分子有机化合物如B族维生素作为辅因子，称为辅酶。 辅基是一些酶蛋白由金属离子，如Mg2+、Fe2+、Zn2+等作为辅因子，这些金属离子成为辅基。 第2章酶的生产与分离纯化 2. 简述题 （1）酶的生产方法都有哪些？ 提取法，发酵法，化学合成法 （2）产酶菌株应具备的条件是什么？
1. 酶生物合成的模式有哪些？哪一种模式较为适合生产的需要？对于其他的合成模式，应如何调节发酵的条件以使其更为趋近于最佳的模式？ 酶生物合成的模式 ·同步合成型 ·延续合成型 ·中期合成型 ·滞后合成型 概念：酶的合成与细胞生长同步进行。当细胞进入对数生长期，酶大量产生，细胞生长进入稳定期后，酶的合成随之停止。 特点：属于这种类型的酶，其生物合成可以诱导，但不受分解代谢物阻遏和产物阻遏作用。 概念：酶的合成伴随着细胞的生长而开始，但在细胞生长进入平衡之后，酶还可以延续合成较长的一段时间。 特点：这种类型的酶可受诱导但不受分解代谢物阻遏和产物阻遏，其对应的mRNA是相当稳定的。 概念：酶的合成在细胞生长一段时间以后开始，而在细胞进入平衡期后，酶的合成也随着停止。 特点：酶的合成受到反馈阻遏，而且其所对应的mRNA 是不稳定的。 概念：只有当细胞生长进入平衡期后，酶才开始合成并大量积累。 特点：酶的合成受到分解代谢物阻遏作用。 在酶工程生产中为了提高酶的生产率，延长酶的发酵生产周期，酶最理想的生物合成模式应为部分生长偶联型（延续合成型），因为这类酶在发酵过程中没有明显的生长期和产
酶区的区别，随细胞生长即有酶的产生，直到细胞生长进入平衡期之后酶还可以合成。对于其他型的酶，要提高酶产率，可以再细胞选育上，工艺条件等方面加以条件控制。对于同步合成型的酶，可以采用适当的生产工艺，如降低发酵温度以尽量提高其对应的mRNA的稳定性；对于滞后合成型的酶，在发酵过程中应设法尽量减少甚至借出分解代谢物阻遏，使酶的合成提早开始,控制葡萄糖等易利用碳源, 添加一定量的cAMP；对于中期合成型的酶，则要在提高mRNA稳定性和解除阻遏两方面进行。控制末端产物浓度,添加末端产物类似物 2.试以基因调节控制理论说明酶生物合成的分解代谢物阻遏作用、诱导作用及反馈阻遏作用的原理。 基因调节控制理论-------操纵子学说 是指容易利用的碳源阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象 是指加进某种物质，使酶的生物合成开始或加速进行的过程 是指酶催化作用的产物或代谢途径的末端产物使该酶的合成受阻的过程 3.何为酶电极、酶标免疫测定？ 是指在放射免疫测定的基础上发展起来的一种分析方法，它是将酶作为标记物质，使之和抗原（或抗体）结合形成酶与抗原（或抗体）复合物，然后再根据待测抗体（或抗原）与复合物专一且定量的结合关系，通过测定与待测抗体（或抗原）结合的酶的活力，从而计算出待测抗体（或抗原）的量。 是最早问世的生物传感器，它是把测定无机离子或低分子量气体的电化学器体（如离子选择性电极或气敏电极）与酶固定化技术相结合而产生的传感器，使原来仅有测量物理量功能的电极具备了测量生物化学量的功能，它在生物试样化学成分的检测方面具有良好的选择性和
第一章： （一）酶工程的概念 ?是将酶、细胞或细胞器等置于特定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术 ?一、酶的分类 ? 1.氧化还原酶：2.转移酶：3.水解酶：4.裂合酶：5.异构酶 6.连接酶， 7. 核酶 （一）酶的组成形式 1.单体酶( monomeric enzyme) ：由一条或多条肽链组成，肽链间以共价键结合的酶。 2 .寡聚酶(oligomeric enzyme) ：由若干相同或不相同的亚基以非共价键结合而组成，亚基一般没有活性，必须相互结合后才有活性。 3.多酶复合体(multienzyme system) ：由2个或2个以上功能相关的酶通过非共价键连接而成的、能进行连续反应的体系就是多酶复合体。 （二）酶的结构特点 (holoenzyme) （apoenzyme） (cofactor) 全酶 = 酶蛋白 + 辅因子（金属离子、辅酶、辅基 ）金属离子 无机离子金属离子 有机化合物 辅酶、辅基 ?辅酶(coenzyme) ：指与酶蛋白结合比较松弛的小分子有机物质，通过透 析方法可以除去。例如硫胺素、焦磷酸。 ?辅基(prosthetic group) ：是以共价键和酶蛋白结合，结合的较紧密， 不能通过透析法除去，需要经过一定的化学处理才能与酶蛋白分开。 四、酶的作用机制 （一）酶的结构组成及活性中心 调控基团中心外必需基团 酶的结构必需基团活性中心结合部位中心内必需基团 催化部位
活性中心以外的必需基团 其它部分 1、酶的活性中心(active center) ：是指结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。 2、结合部位：酶分子中与底物结合，使底物与酶的一定构象形成复合物的基团。 酶的结合基团决定酶反应的专一性。 3、催化部位：酶分子中催化底物发生化学反应并将其转变为产物的基团。 4、 4、调控基团：酶分子中一些可与其他分子发生某种程度的结合并引起酶分 子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用的基团 催化基团决定酶所催化反应的性质，同时也是决定反应的高效性。 （二）酶作用专一性机理专一性：一种酶只能作用于一种或一类底物。表现为 1.锁钥模型 认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶活性部位的形状与所需作用的底物形状相吻合，它们可以象钥匙与锁一样互相匹配。 此学说可以较好的解释酶的立体异构专一性；但不能解释酶的多底物现象、酶对正反方向的催化等 2.诱导契合模型 该学说认为酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的，而是在酶和底物结合的过程中，由于酶与底物相互诱导，使底物分子或酶分子，有时是两者的构象同时发生了一定的变化后才互补的，这个动态的辨认过程称为诱导契合。 （三）酶作用高效性机理中间产物学说（过渡态学说 （四）影响酶高效性的因素 1. 邻近定向效应 2. 变形或张力 3. 广义的酸碱催化 4. 共价催化（亲核催化/亲电催化） 5. 酶的活性中心为疏水区域 第三节酶的催化特点和影响因素 一、酶的催化特点 （一）高催化效率 （二）强专一性 （三）可调节性
①酶（enzyme）：酶是生物体产生的一类具有生物催化活性的生物大分子。②同工酶（isoenzyme）：是指在生物体内或组织中催化相同反应而具有不同分子形式的酶。③胞内酶（endoenzyme）：在细胞内起催化作用的酶，这些酶在细胞内常与颗粒体结合并有着一定的分布。④胞外酶（exoenzyme）：在细胞内合成而被分泌到细胞外发挥作用的酶。⑤酶活力单位（active unit）：在特定条件下(温度可采用25℃或其它选用的温度，pH等条件均采用最适条件)，每1min催化1μmol的底物转化为产物的酶量定义为1 个活力单位，这个单位称为酶的国际单位(IU)。 ⑥比活力（specific activity）：在特定条件下，每1mg酶蛋白所具有的酶活力单位数，是酶制剂纯度的指标。⑦酶原(proenzyme)：酶是在活细胞中合成的，但不是所有新合成的酶都具有催化活力，这种新合成酶的前体(无催化活力) 称为酶原。⑧酶分子修饰（chemical modification）：通过各种方法使酶分子的结构发生某些变化,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程。⑨固定化酶（immobilized enzyme）：固定在载体上并在是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。⑩多酶体系（multienzyme system）：催化连续反应链各步反应的酶彼此有机地组合在一起，精巧地镶嵌成有一定结构的复合体。酶活力（Enzyme activity）：指酶催化反应的能力，它表示样品中酶的含量。酶的多形性:很多酶可催化相同的反应，但其结构和物理化学性质有所不同的现象。 1.酶的特性及其对食品科学的重要性。 酶的特性：一般特性：酶既然是生物催化剂，它就具有催化剂一般的特征。酶和一般催化剂一样，只能催化热力学上允许进行的反应，因为在反应中其本身不被消耗，因此有极少量就可大大加速化学反应的进行。它对化学反应正逆两个方向的催化作用是相同的。所以它可以缩短平衡到达的时间，而不改变反应的平衡点。特殊特性①酶的催化效率高②酶作用的专一性③大多数酶的化学本质是蛋白质。 重要性：1)酶对食品加工和保藏的重要性：a.控制动植物原料中的酶活力有效改善食品原料的风味和质地结构，b.利用酶的催化活性，酶作为一种反应的催化剂，在食品加工及保藏的应用中，有着其他物理或化学手段无法比拟的优越性2)酶对食品安全的重要性：酶作用会使食品品质特性发生改变，甚至会产生毒素和其他不利于健康的有害物质。有时本身无毒的底物会在酶催化降解下转变成有害物质。虽然一些酶的作用会产生毒素和有害物质，但是我们也可以利用酶的作用去除食品中的毒素。没法解毒是一种安全、高效的解毒方法，对食品无污染、有高度的选择性，且不影响食品的营养物质。3)酶对食品营养的重要性：酶作用有可能导致食品中营养组分的损失。同样的，我们也可以利用酶作用去除食品中的抗营养素，提高食品的营养价值，使食品中的营养元素更有利于人体的吸收利用。4)酶对食品分析的重要性：酶法分析具有准确、快速、专一性和灵敏性强等特点，其中最大优点就是酶的催化专一性强。酶法分析的样品一般不需要进行很复杂的预处理，尤其适合食品这一复杂体系。此外，由于酶催化的高效性，酶法分析的分析速度大多比较快。5)酶对食品生物技术的重要性：酶工程的主要研究内容是把游离酶固定化，或者把经过培养发酵产生目的酶活力高峰时的整个微生物细胞再固定化，然后直接应用于食品生产过程中物质的转化。酶不仅作为一类重要的研究对象，同时也作为重要的研究工具。 2.酶的发酵生产对培养基的要求？ 培养基的营养成分是微生物发酵产酶的原料，主要是碳源、氮源，其次是无机盐、生长因子和产酶促进剂等。（1）碳源：不同的细胞对各种碳源的利用差异很大，所以在配制培养基时应根据不同细胞的不同要求而选择合适的碳源。另外，选择碳源除考虑营养要求外，还要考虑酶生物合成的诱导作用和是否存在分解代谢物阻遏作用。应尽量选用具有诱导作用的碳源，尽量不用或少用有分解代谢物阻遏作用的碳源。（2）氮源：不同的细胞对各种氮源的要求各不相同，应根据要求进行选择和配制。一般来说，动物细胞要求有机氮，植物细胞主要要求无机氮。多数情况下将有机氮源和无机氮源配合使用才能取得较好的效果。（3）碳氮比：在微生物酶生产培养基中碳源与氮源的比例是随生产的酶类、生产菌株的性质和培养阶段的不同而改变的。（4）无机盐：培养基中需要有磷酸盐及硫、钾、钠、钙、镁等元素存在。在酶生产中常以磷酸二氢钾、磷酸氢二钾等磷酸盐作为磷源，以硫酸镁为硫源和镁源。（5）生长因子：微生物还需一些微量的像维生素一类的物质，才能正常生长发育，这类物质统称生长因子(或生长素)。其中包括某些氨基酸、维生素、嘌呤或嘧啶等。 （6）产酶促进剂：产酶促进剂是指在培养基中添加某种少量物质，能显著提高酶的产率的物质。大体上分为两种：一是诱导物，二是表面活性剂。 3.分离纯化酶有哪些常用方法，根据什么？ (1) 根据分子大小而设计的方法。如离心分离法、筛膜分离法、凝胶过滤法等。(2) 根据溶解度大小分离的方法、如盐析法、有机溶剂沉淀法、共沉淀法、选择性沉淀法、等电点沉淀法等。(3) 按分子所带正负电荷多少分离的方法，如离子交换分离法、电泳分离法、聚焦层析法等。(4) 按稳定性差异建立的分离方法，如选择性热变性法、选择性酸碱变性法、选择性表面变性法等。(5) 按亲和作用的差异建立的分离方法，如亲和层析法、亲和电泳法等。
酶工程复习资料 名词解释 酶(enzyme)：酶是由活细胞产生的，在细胞内、外一定条件下都能起催化作用的具有高效率和高度专一性的一类特殊蛋白质。 酶工程(enzyme engineering)：酶工程是酶学与工程学相互渗透、结合并发展而形成的一门新的技术科学，是一门从应用的目的出发研究酶、应用酶的特异性催化功能，并通过工程化将相应的原料转化为有用物质的技术。 固定化酶(immobilized enzyme)：通过物理或化学的手段，将酶固载在某种基体上。 酶活力（又称酶活性） (enzyme activity)（IU/g 或IU/mL)指酶催化一定化学反应的能力；用在一定条件下，所催化的反应初速度来表示；是研究酶的特性，酶制剂生产应用以及分离纯化时的一项必不可少的指标。 酶活力单位：表示酶活力大小的尺度； 一个国际单位（IU ）是指在特定条件下（25 0C ），每分钟内转化1μmol 底物或催化形成1μmol 产物所需的酶量 一个Kat(卡塔尔，酶活性国际单位)是指每秒钟内转化1mol 底物所需的酶量，1 Kat = 6⨯107 IU 。 酶的比活力：酶的比活力是酶纯度的量度，是指单位重量酶蛋白所具有的酶活力，单位为IU/mg 。比活力越大， 酶纯度越高。） 酶蛋白质量（） 酶活力单位数（比活力mg U = 酶的抽提：指在一定的条件下，用适当的溶剂处理含 酶原料，使酶充分融入溶剂的过程。 膜分离技术：借助于一定孔径的高分子薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒或分子进行分离的技术称为膜分离技术。 离子交换层析：利用离子交换剂上的可解离基团（活性基团）对各种离子的亲和力不同而达到分离目的。 凝胶层析：以各种多孔凝胶为固定相，利用流动相中所含各种组分的相对分子质量不同而达到物质分离。 凝胶电泳——以聚丙烯酰胺为支持物，兼有分子筛效应。用于分离不同物理性质（如大小、形状、等电点等）的分子。 酶的结晶：是使溶质呈晶态从溶液中析出的过程，是酶和蛋白质等生物大分子分离纯化的方法之一 酶的回收率和提纯倍数: 纯化倍数是纯化后的比活除以纯化前的比活。 酶的发酵生产：通过微生物（或动植物细胞）的生长培养和化学变化，大量产生和积累专门的代谢产物的反应过程。 固定化细胞发酵：固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞称为固定化细胞 发酵动力学：是研究发酵过程中速率及其影响因素的科学。包括细胞生长动力学、反应基质消耗动力学和酶生成动力学等，通过这些研究了解酶的生物合成模式，对发酵条件的优化控制,提高酶产量具有重要的理论指导意 义。 酶分子修饰：通过各种方法可使酶分子结构发生某些变化，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程。 通过主链的“切割”、“剪接”和侧链基团的“化学修饰”对酶蛋白进行分子改造，以改变其理化性质及生物活性，这种应用化学方法对酶分子施行种种“手术”的技术，称为酶分子的化学修饰。 2、什么是酶的专一性？ 酶对它所作用的底物有严格的选择性，一种酶只能作用于一类化合物或特定的化学键，这种现象称为酶的专一性。其专一性分为结构专一性和立体异构专一性，其中，结构专一性包括只作用于一种底物的称为绝对专一性和一种酶可作用于一类化合物或一种化学键的称为相对专一性。 3、简述酶活力测定的步骤。 酶活力测定均包括两个阶段：首先要在一定的条件下，酶与其作用底物反应一段时间，然后再测定反应液中底物或产物变化的量。①选择底物，配制底物溶液②确定酶促反应条件：PH 、温度等③准确计时并终止反应④运用各种检测技术，快速、简便、准确的测量变化量 5、简述固定化酶的活力测定方法有哪些？ 固定化酶的活力测定方法可用终止反应法或连续反应法。其中终止法包括：化学法、放射性化学法、酶偶联法；连续反应法包括：光谱吸收法（分光光度法和荧光法）、量气法、量热法、偶联的连续法。 6、酶的生产方法有哪些？ ①酶的天然产物提取②酶的发酵生产 7、酶工程的研究内容有哪些？ 按照现在的观点，酶工程主要研究的内容有：1、酶的大批量生产、应用2、酶的分离纯化3、酶的固定化和固定化酶反应器4、新酶的开发和应用5、遗传修饰酶的研究6、酶生产中基因工程7、抗体酶、核酸酶的研究8、酶分子改造与修饰9、酶的结构与功能关系10、模拟酶、合成酶以及酶分子的人工设计等。 8、酶分离纯化的基本环节有哪些？ 样品组织→预处理（破碎、抽提、离心分离）→无细胞抽 提液→粗分离（提取、盐析、沉淀） −−−−−−→−过滤（超滤、分子滤） 细分离（层析）→成品加工、浓缩干燥 9、酶液制备的过程有哪些？ 酶溶液的制备包括：材料预处理及细胞破碎、抽提、净化脱色、抽提液的浓缩等几个步骤 10、细胞破碎的方法有哪些？ 细胞破碎：物理和化学两大类方法 1、 物理破碎：研磨（手磨，球磨和石磨），机械捣碎（匀 浆器和高速组织捣碎器等），高压法，爆破性减压法，专用波振荡，快速冷冻融化法等。 2、 化学破碎：渗透作用，自溶，酶处理，表面活性剂 11、说明有机溶剂沉淀分离法的优缺点。 优点：①乙醇等有机溶剂易挥发除去，不会残留于成品中，产品跟纯净（不需要脱盐处理）；②有机溶剂密度低，沉淀物与母液间的密度差较大，分离容易，适于用离心分离
食品酶工程复习思考题 第一节第一节酶工程概论 1.明确概念：酶、酶活力、比活力、酶的活性中心、酶工程； 2.影响酶促反应的因素有哪些? 3.认识酶与一般催化剂的相同点和不同点； 4.了解酶工程的分类和发展历史； 5.了解酶在食品等领域中的应用概况 第二节第二节酶的生产 1．目前酶有哪三种生产方式？各有何优缺点？怎样应用？ 2．酶的发酵生产有哪三种方法？各有何优缺点？怎样应用？ 3．酶的发酵生产对菌种有何要求？特别是安全性方面FAO/WHO有哪三点基本要求？ 4．提高酶产量的措施有哪些？其机理何在？ 第三节第三节酶的分离纯化 1．何谓酶的分离纯化？ 2．酶制剂制备的基本步骤有哪些？其各有何方法？原理何在？ 3．课堂上主要介绍了哪些酶纯化与精制方法？其原理何在？ 4．酶分离提取过程中怎样判定酶的纯度？ 5．应怎样保存酶制剂？ 第四节第四节酶分子的修饰与改造 1．目前酶分子修饰与改造主要有哪二条途径？ 2．酶分子修饰有哪几种方法？其原理何在？怎样应用？ 3．酶分子修饰后性质有何改变？ 第五节第五节生物催化剂的固定化 1．明确概念：酶的固定化、固定化酶、酶反应器、酶传感器、酶电极；2．了解固定化酶/细胞的优缺点； 3．了解固定化酶/细胞的发展历史； 4．酶/细胞固定化的方法有哪几类？每类各有哪些具体方法？其优缺点如何？怎样应用？ 5．酶/细胞固定化后的性质有何变化？ 6．酶/细胞固定化的评判指标有哪些？ 7．酶反应器有哪些主要类型？ 8．酶反应器的性能主要有哪些评价指标？ 9．何谓生物传感器，其有哪些构成？ 10.酶传感器的设计原理是什么？目前有哪些应用？ 一、细胞工程与基因工程部分复习参考题 1.基因工程的概念与特征。 2.基因工程在食品工业中的应用。 3.试举一简单例子阐明基因工程的主要研究内容。
酶工程（1） 酶工程思考题 第一章绪论 1、酶工程的主要任务是什么？ 2、简述酶工程的主要内容。 答：内容包括：微生物细胞发酵产酶、动植物细胞培养产酶、酶的提取与分离纯化、酶分子修饰、酶、细胞、原生质体的固定化、酶非水相催化、酶定向进化、酶反应器和酶的应用。 3、简述影响酶催化作用的因素。 4、简述酶活力测定步骤。 答：①选择适宜的底物，并配制成一定浓度的底物溶液 ②确定酶催化反应的温度、PH、底物浓度、激活剂浓度等反应条件 ③在一定的条件下，将一定量的酶液和底物溶液混合均匀，适时记下反应时 间 ④反应到一定时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，测定产物 的生成量或底物的减少量 5、为什么要对酶的特性进行改良？如何改良？ 6、两大类酶分类与命名的基础是什么？分类与命名的原则是否相同？ 7、酶的比活力、酶的转换数与催化周期、酶结合效率与活力回收率、相对酶活力这些概念分别有什么作用？ 名词解释： 1、酶：是具有催化功能的生物大分子。 2、酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程。 3、酶活力：在一定条件下，酶所催化的反应初速度。 第二章微生物发酵产酶
1、简述用于酶的生产的细胞应具备的条件。 2、原核生物酶生物合成调节控制模式的实质分别是什么？在酶的发酵生产中如何运用？ 答：①分解代谢物阻遏作用 实质：cAMP通过启动基因对酶生物合成进行调节控制 运用：在培养环境中控制好某些容易降解物质的量，或在必要时添加一定量的cAMP ②酶生物合成的诱导作用 实质：诱导物与阻遏蛋白结合在一起，使阻遏蛋白结构发生改变 运用：在培养基中，选择对所需酶有诱导作用的碳源，根据酶的特性，诱导效果和诱导物来源进行选择 ③酶生物合成的反馈阻遏作用 实质：阻遏蛋白与共阻遏物特异性结合使阻遏蛋白结构发生变化 运用：在酶的发酵生产中，控制阻遏物浓度能解除阻遏 3、在DNA分子中，与酶的生物合成有密切关系的基因是什么？它们有什么特点和作用？ 4、在酶的发酵生产中，为什么应尽量控制溶氧速度等于或稍高于耗氧速度？答：若溶氧速率低于耗氧速率，则造成细胞需氧量不足，必然影响其生长、繁殖 和新陈代谢，使产酶量降低，然而溶氧量过高也会产生不利影响（抑制某些酶的生物合成） 5、在酶的发酵生产中，如何提高酶产量？ 6、在酶的发酵生产中，为什么延续合成型是最理想的合成模式？对于其它合成模式的酶，如何使它们接近延续合成型？ 答：因为延续合成型的酶在发酵过程中没有生长期和产酶期的明显差别，细胞一开始生长就有酶产生，直至进入生长平衡期后，酶合成还可持续较长一段时间，对其他合成模式的酶，可以通过基因工程、细胞工程等技术选育得到优良的菌株，并通过工艺条件的优化控制，使他们的生物合成模式更接近延续合成型。 7、什么是生长和产酶动力学？二者的基本动力学方程是什么？
一、判断题（每题1分，共10分） 1. 酶是具有生物催化特性的特殊蛋白质。（错） 2. 酶活力是指在一定条件下酶所催化的反应速度，反应速度越大，意味着酶活力越高。（对） 3. 液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。（对） 4. 培养基中的碳源，其唯一作用是能够向细胞提供碳素化合物的营养物质。（错） 5. 在酶与底物、酶与竞争性抑制剂、酶与辅酶之间都是互配的分子对，在酶的亲和层析分离中，可把分子对中的任何一方作为固定相。（对） 6. 补料是指在发酵过程中补充添加一定量的营养物质，补料的时间一般以发酵前期为好。（错） 7. 酶固定化过程中，固定化的载体应是疏水的。（错） 8. 在酶的抽提过程，抽提液的pH应接近酶蛋白的等电点。（错） 9. 青霉素酰化酶不但能催化青霉素侧链的水解作用，而且也能催化逆反应。（对） 10.亲和试剂又称活性部位指示试剂,这类修饰剂的结构类似于底物结构。（对） 二、填空题（每空1分，共10分） 1. 日本称为“酵素”的东西，中文称为____酶______，英文则为____ enzyme ______，是库尼（Kuhne）于1878年首先使用的。 2. 1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得___脲_______酶结晶，并指出___酶_______是蛋白质。他因这一杰出贡献，获1946年度诺贝尔化学奖。 3.1960年，雅各布（Jacob）和莫诺德（Monod）提出了操纵子学说，认为DNA分子中， 与酶生物合成有关的基因有四种，即启动基因、__操纵_____基因和___结构_______基因。 4.酶的生产方法有提取法，____发酵_______和化学合成法。 5.酶的分离纯化方法中，根据目的酶与杂质分子大小差别有____凝胶过滤超滤超离心法 三种。 三、名词术语的解释与区别（每个6分，共30分） 1. 酶生物合成中的转录与翻译 酶合成中的转录是指以核苷三磷酸为底物，以DNA链为模板，在RNA聚合酶的作用下合成RNA分子。酶合成中的翻译是指以氨基酸为底物，以mRNA为模板，在酶和辅助因子的共同作用下合成蛋白质的多肽链。 2.诱导与阻遏
简答题 1.动物细胞工程在食品产业的应用有哪些？ 2.结合生产实际，谈谈啤酒生产中能够改进啤酒的加工工艺、提高啤酒质量的酶有哪些？ 3.植物细胞工程在食品领域中的应用有哪些？试举例说明。 4.食品酶工程在食品保鲜、疾病诊断和治疗方面有哪些应用？ 5.基因工程在食品产业中的应用有哪些？ 6.结合转基因玉米，在对遗传工程体进行特性分析时应分析哪些内容？ 7. 微生物细胞壁的结构和组成不同，脱壁方法也不同，请简述革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、丝状真菌以及霉菌各采用什么酶进行脱壁？ 8.请你结合实例简单谈谈蛋白质工程的应用情况。 9、酶技术在治疗、诊断疾病方面发挥着极其重要的作用，请简述尿激酶、天冬酰胺酶、葡萄糖氧化酶以及谷丙转氨酶等四种酶在医疗方面的应用。 10植物细胞工程相比人工栽培植物其优势有哪些？11.食品酶生产菌的要求有哪些？12.食品生物技术目的产物有哪些特点？ 13.何为单细胞蛋白？适合于单细胞蛋白发酵生产的底物有哪些？ 14.生物工程下游技术的特点是什么？ 15.试分析在发酵过程当中，发酵液pH上升和下降的原因。 16.简述温度对发酵过程的影响及发酵温度的选择原则。 17.举例说明基因工程在改造植物性食品原料的应用。 18.转基因食品安全评价的内容有哪些？19.动物、植物细胞的融合子鉴定方法有何异同？20试举出五种食品酶的生产方法（固体发酵法还是液体发酵法、是间歇生产还是连续生产）、所用菌种、酶的最佳作用底物。 论述题 1.结合所学知识，你是怎样理解遗传重组食品的安全性的？ 2.食品生物技术如同一把双刃剑，有利也有弊。请结合目前实际，谈谈食品生物技术的利弊所在。 3.多莉羊是细胞核移植的产物，利用所学知识谈谈多莉羊的克隆成功对人类产生的积极影响。