生物酶應(yīng)用如此之廣，你知道它都有哪些作用嗎？
微生物查詢網(wǎng) / 2019-04-28 13:43:06
生物酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，大部分為蛋白質(zhì)，也有極少部分為RNA。
生物酶的制造和應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，生物酶在紡織工業(yè)中的應(yīng)用也日臻成熟，由過(guò)去主要用于棉織物的退漿和蠶絲的脫膠，至現(xiàn)在在紡織染整的各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，體現(xiàn)了生物酶在染整工業(yè)中的優(yōu)越性。下面就由小編介紹一下它都有哪些作用吧！
一、紡織領(lǐng)域應(yīng)用
⒈漆酶在紡織加工中的應(yīng)用：漆酶是一種氧化還原酶，諾和信公司的Denilit II S就是通過(guò)基因改性的黑曲霉漆酶，可以進(jìn)行牛仔服裝仿舊整理工藝，獲得的織物手感厚實(shí)，表面光潔、平整、色澤明快、淡雅。
⒉葡萄糖氧化酶在紡織加工的應(yīng)用：葡萄糖氧化酶主要進(jìn)行織物的漂白整理，這種酶處理對(duì)雙氧水的產(chǎn)生非常有效，處理使不需添加雙氧水穩(wěn)定劑，處理后織物手感柔軟、豐滿。
⒊半纖維素酶、木質(zhì)素酶在紡織加工中的應(yīng)用：天然的纖維素纖維中均含有半纖維素和木質(zhì)素，尤其是麻類纖維含量較高，不去除半纖維素和木質(zhì)素，極度影響纖維的可紡性能，通過(guò)半纖維素酶和木質(zhì)素酶處理，可以大部分清除半纖維素和木質(zhì)素，但半纖維素酶和木質(zhì)素酶還沒(méi)有在紡織工藝中單獨(dú)使用，主要是和其他酶制劑（如果膠酶、纖維素酶等）配合進(jìn)行纖維處理。
新型酶在紡織加工中的應(yīng)用：化學(xué)合成纖維和漿料在紡織中的地位是明顯的，這些高分子聚合物不能進(jìn)行生物分解和降解，造成環(huán)境的污染，目前研究人員正在研究新的酶種，通過(guò)篩選具有某種功能的菌種，進(jìn)行基因改性成為高性能酶劑或通過(guò)克隆、轉(zhuǎn)基因或的基因工程菌，制出新酶種，或根據(jù)化學(xué)生物結(jié)構(gòu)和酶學(xué)原理定向合成新型酶劑等。這些新型酶劑成為仿酶，目前較成功的酶包括PVA分解酶、滌綸分解酶、分解錦綸寡聚物的基因工程菌、合成酶等。
二、石油領(lǐng)域應(yīng)用
在石油鉆井過(guò)程中，鉆井液發(fā)揮著防止井壁滲漏和保護(hù)油氣層的雙重作用。但這兩大作用有時(shí)卻存在著尖銳的矛盾。當(dāng)鉆井遇到油氣富集地層時(shí)，地層特點(diǎn)多不穩(wěn)定，極易發(fā)生漏失、坍塌等復(fù)雜情況，此時(shí)鉆井液的護(hù)壁防漏功能顯得尤為重要。而普通鉆井液要起到很好的護(hù)壁防漏作用，就必須提高其固相含量和粘度，但這樣又會(huì)帶來(lái)污染油氣層的現(xiàn)象。如何才能既治理好井壁漏失坍塌的毛病、又有效保護(hù)好油氣層，早已成為我國(guó)石油鉆井領(lǐng)域的一大難題。
據(jù)勝利油田鉆井工程技術(shù)公司首席科學(xué)家郭寶雨介紹，剛剛通過(guò)鑒定的新型鉆井液體系能夠在井壁上形成薄而堅(jiān)韌的隔膜，這種隔膜的滲透性極低，在近井壁形成了一個(gè)滲透率幾乎為零的護(hù)壁層，達(dá)到了維護(hù)井壁穩(wěn)定的良好效果。
隨著時(shí)間的推移，在需要打開(kāi)油氣層時(shí)，生物酶開(kāi)始發(fā)揮它的生物降解作用，把原來(lái)堅(jiān)韌致密的護(hù)壁薄膜一點(diǎn)一點(diǎn)破除，而這時(shí)，活性生物酶慢慢進(jìn)入儲(chǔ)層，在巖石表面油膜下生長(zhǎng)繁殖，使原油從巖石表面剝離，從而被驅(qū)出；同時(shí)，它還能夠降解原油，增強(qiáng)原油流動(dòng)能力，從而在根本上實(shí)現(xiàn)提高原油采收率的目的。
據(jù)悉，這一體系在曲堤油田、淮北以及吉林等油田共34口井進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，其原油采收率平均提高25%以上，地層滲透性恢復(fù)到90%以上，在解放油氣層、保護(hù)油氣層方面有著廣闊的發(fā)展前景。
三、食品行業(yè)應(yīng)用
⒈蛋白酶的生產(chǎn)現(xiàn)狀
蛋白酶是最重要的一種工業(yè)酶制劑，能催化蛋白質(zhì)和多肽肽鍵水解。它廣泛存在于動(dòng)物內(nèi)臟、植物莖葉、果實(shí)和微生物中。各種生物體都能合成它，但唯有微生物蛋白酶具有生產(chǎn)價(jià)值，蛋白酶也是研究的比較深入的一種酶，已做成結(jié)晶或得到高度純化物的蛋白酶達(dá)100多種，其中不少酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)以及立體結(jié)構(gòu)也已闡明。
蛋白酶的商品生產(chǎn)始于20世紀(jì)初，30年代微生物蛋白酶開(kāi)始用在食品和制革工業(yè)。近 20 年來(lái)，微生物蛋白酶的研究蓬勃開(kāi)展。20世紀(jì)50年代初，日本學(xué)者首先發(fā)現(xiàn)霉菌中存在幾種類型的蛋白酶，特別是酸性蛋白酶，20世紀(jì)60年代初，荷蘭開(kāi)始生產(chǎn)添加堿性蛋白酶的洗滌劑。到目前為止，國(guó)際市場(chǎng)上商品蛋白酶80-100種以上。
⒉蛋白酶的分類
按蛋白酶水解蛋白質(zhì)的方式可分為以下幾種。（1）切開(kāi)蛋白質(zhì)分子內(nèi)部肽鍵，生成相對(duì)分子質(zhì)量較小的多肽類，這類酶一般叫內(nèi)肽酶；（2）切開(kāi)蛋白質(zhì)或多肽分子氨基或羧基末端的肽鍵，而游離出氨基酸，這類酶叫外肽酶。作用于氨基末端的稱為氨肽酶，作用于羧基末端的稱為羧肽酶；（3）水解蛋白質(zhì)或多肽的脂鍵；（4）水解蛋白質(zhì)或多肽的酰氨鍵。
按酶的來(lái)源可以分為動(dòng)物蛋白酶、植物蛋白酶、微生物蛋白酶。
微生物蛋白酶又可分為細(xì)菌蛋白酶、霉菌蛋白酶、酵母蛋白酶和放線菌蛋白酶。
按蛋白酶作用的最適 pH 可以分為 pH2.5-5.0 的酸性蛋白酶、pH9.5-10.5 的堿性蛋白酶、pH7-8 的中性蛋白酶。為了方便起見(jiàn)，微生物蛋白酶常用這種分類方法；根據(jù)蛋白酶的活性中心和最適反應(yīng) pH 可以分為絲氨酸蛋白酶、巰基蛋白酶、金屬蛋白酶和活性中心有兩個(gè)羧基的酸性蛋白酶。
⒊蛋白酶的用途
3.1 用于食品發(fā)酵工業(yè)
醬油的釀造就是利用米曲霉分泌的蛋白酶分解原料中的蛋白質(zhì)，使其降解為胨、多肽、氨基酸，生成色、香、味于一體的產(chǎn)品。也有直接用蛋白酶制劑釀造醬油，但風(fēng)味欠佳。啤酒釀造中，當(dāng)麥芽糖用量減少輔料增加時(shí)，常需要補(bǔ)充蛋白酶，使蛋白質(zhì)充分降解，霉菌和細(xì)菌蛋白酶適合這一用途。微生物酸性蛋白酶還是有效的啤酒澄清劑。魚露是鮮魚加 25%-30%食鹽自然發(fā)酵 6-12 個(gè)月而成，若添加少許霉菌蛋白酶可縮短發(fā)酵時(shí)間，提高風(fēng)味。
3.2 用于制革生產(chǎn)
制革的原料皮中纖維蛋白是皮革的有用成分，此外還有不少非纖維狀的蛋白存在于纖維間隙和表皮中，這些蛋白含量雖少，若不去除，成品皮革僵硬而脆。蛋白酶不能分解天然膠原，而只能分解間質(zhì)蛋白，因而可用于制革工藝，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的中性和堿性蛋白酶制劑均可用于酶法脫毛。
3.3 制造明膠和可溶性膠原纖維
工業(yè)上用石灰水浸去皮、骨等原料中的油脂與雜蛋白等，此工藝耗時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)月，勞動(dòng)強(qiáng)度大，出膠率低而且能耗大，用蛋白酶凈化膠原，明膠純度高，質(zhì)量好，相對(duì)分子質(zhì)量均勻，分子排列整齊，生產(chǎn)周期短，明膠收率高，幾乎達(dá) 100%。
3.4 預(yù)處理羊毛低溫染色
羊毛用高溫染色，會(huì)使毛的強(qiáng)度受到損害，且易造成纖維氈化收縮和毛體豎起，用蛋白酶處理后的羊毛，在沸點(diǎn)下染色，2min 的上色率可達(dá)100%，成品色澤鮮艷，手感豐滿，廢水中燃料含量大大降低。
3.5 絲綢脫膠
生絲織物必須脫膠，絲膠是一種蛋白質(zhì)，我國(guó)歷來(lái)用堿皂法高溫?zé)捊z進(jìn)行脫膠，缺點(diǎn)很多，堿質(zhì)侵襲絲素，易引起發(fā)毛影響光澤，用蛋白酶脫膠后，成品手感潤(rùn)滑柔軟，光澤鮮艷，而且脫膠時(shí)間短，操作溫度低，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高。
⒋蛋白酶的基本性質(zhì)
蛋白酶種類繁多，形制上差別較大，但同一類的蛋白酶之間，亦有其共同之處。蛋白酶的基本性質(zhì)如下：
（1）從蛋白酶活性中心的基團(tuán)來(lái)看，絲氨酸蛋白酶的活性中心均含有絲氨酸；巰基蛋白酶活性中心含有半胱氨酸；羧基蛋白酶活性中心含有酸性氨基酸，即谷氨酸或天冬氨酸；金屬蛋白酶的活性中心則含有二價(jià)金屬離子，如鋅離子、錳離子、鈷離子、鐵離子、銅離子等。
（2）許多霉菌蛋白酶和動(dòng)物胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等是酸性蛋白酶，其作用最適pH值為2.0～4.5，等電點(diǎn)為pH3～5，在pH2～5的范圍內(nèi)較穩(wěn)定，最適作用溫度37～60℃，相對(duì)質(zhì)量一般為30000～35000。
（3）許多芽胞桿菌蛋白酶和植物蛋白酶是中性蛋白酶，其最適pH值為6.0～8.0，等電點(diǎn)8～9，在pH6～7穩(wěn)定，相對(duì)分子質(zhì)量30000～40000，反應(yīng)時(shí)間在10～30min，最適溫度40～50℃，對(duì)熱穩(wěn)定性差。大多說(shuō)中性蛋白酶屬于金屬蛋白酶。
（4）堿性蛋白酶幾乎都有微生物產(chǎn)生，其最適pH為9.0～10.5，等電點(diǎn)pH 8～9，相對(duì)分子質(zhì)量較小，為20000～35000，對(duì)熱穩(wěn)定性較差。
⒌蛋白酶的活力測(cè)定
蛋白酶的種類繁多，不同的蛋白酶的性質(zhì)和催化反應(yīng)條件各不相同，無(wú)法規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)定方法，目前使用最多的有福林—酚法、紫外分光光度法、甲醛滴定法、DHT-酪蛋白法。
5.1福林酚法
蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解成氨基酸，其中含酚基的氨基酸（色氨酸、酪氨酸）與福林試劑反應(yīng)，生成藍(lán)色復(fù)合物，藍(lán)色深淺與含酚基氨基酸的多少成正比，以此來(lái)測(cè)定酶的活力。
5.2 甲醛滴定法
蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解成氨基酸，再用甲醛固定氨基酸的氨基，用0.1mol/LNaOH溶液滴定生成的氨基酸，從而測(cè)定其酶活。
5.3 DHT-酪蛋白法
用5-氨基四唑重氮鹽將酪氨酸中部分組氨酸和酪氨酸重氮化，得到黃色的重氮5-氨基四唑酪蛋白（DHT-酪蛋白）。以DHT-酪蛋白為底物，在蛋白酶作用下，水解生成DHT-肽，二價(jià)離子可與DHT-蛋白與DHT-肽形成穩(wěn)定的可溶性紅色螯合物，而鋅離子可迅速沉淀DHT-酪蛋白，但不沉淀DHT-肽。選用合適濃度的鋅離子和鎳離子作為沉淀劑和顯色劑，利用比色法可測(cè)定蛋白酶活力。
四、造紙行業(yè)應(yīng)用
生物酶脫墨劑采用現(xiàn)代生物科技，優(yōu)選針對(duì)性強(qiáng)的多種高效生物酶復(fù)配而成，與酶激活專用助劑配合使用，適用于混合辦公廢紙、報(bào)紙雜志等的脫墨，并能明顯改善造紙過(guò)程中的膠粘物沉積現(xiàn)象。
⒈脫墨機(jī)理
各種專用生物酶分工協(xié)作，作用于纖維表面的細(xì)小纖維、油墨、膠粘物中的聯(lián)結(jié)劑及油墨、膠粘顆粒，使纖維與油墨、膠粘物之間結(jié)合力變?nèi)酰恢苯臃纸庥湍?、膠粘物，使其顆粒更細(xì)小，并加強(qiáng)其親水性；在機(jī)械力及專用助劑作用下使油墨、膠粘物與纖維充分分離，并保持良好的分散性，有效地防止油墨及膠粘物的附聚及對(duì)纖維的二次污染；從而在后續(xù)工段中將其除去。
⒉生物脫墨劑特點(diǎn)
直接降低脫墨成本，綜合成本優(yōu)勢(shì)明顯；
生物酶脫墨條件溫和，化學(xué)品用量少,纖維損失小,保持良好 的纖維特性；
大幅度降低污水COD和BOD，有利于環(huán)保，減輕污水處理壓力；
有效處理膠粘物問(wèn)題，提高紙機(jī)效率；
明顯提高紙漿得率及提高紙張強(qiáng)度；
清潔生產(chǎn)，節(jié)省能源，降低物耗；
使用簡(jiǎn)單,適應(yīng)現(xiàn)有大多數(shù)脫墨工藝。
⒊工藝參數(shù)
碎漿用水pH值： 7.5～9.0 碎漿濃度： 10～18% 生物酶脫墨劑用量： 0.01～0.03% （按廢紙量計(jì)）
專用助劑：0.05～0.2%（按廢紙量計(jì)） 碎漿時(shí)間： 15～25分鐘
用水溫度：35～55℃