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1、第三节 酶在轻工、化工业方面的应用,一、酶在原料处理方面的应用 二、酶在轻工、化工生产方面的应用 三、加酶增强产品的使用效果,许多轻工原料在应用或加工之前都需要经过原料处理，其中不少原料可以用酶进行处理， 以缩短原料的处理时间，增强处理效果，提高 产品质量，改善劳动时间，减轻劳动强度等。,一.酶在原料处理方面的应用,1.发酵原料的处理,淀粉原料的处理，一般采用-淀粉酶进行液化，然后再经糖化酶进行糖化，将淀粉转变为葡萄糖 含纤维素的发酵原料可用纤维素酶处理，使纤维素水解为可发酵的葡萄糖 含戊聚糖（如木聚糖、阿拉伯聚糖等）的植物原料可用各种戊糖酶处理，将戊聚糖水解为各种戊糖后用于发酵,2.纺织原料
2、的处理,在纺织工业中，为了增强纤维的强度和光滑性，便于纺织，需要先行上浆。将淀粉用-淀粉酶处理一段时间，使粘度达到一定程度就可用作为上浆的原料。,纺织品在漂白、印染之前，还需将附着在其上的淀粉浆料等除去，利用-淀粉酶使淀粉浆料水解，就可使浆料退尽，这称之为退浆。有些纺织品上浆时用的是动物胶，可用蛋白酶使之退浆。,3.制浆造纸原料的处理,造纸原料的纤维中含有 大量木质素，若不除去则会 引起纸变成黄褐色，降低强 度，严重影响纸的质量。 用木质酶处理，可以使 木质素水解而被除去。既高 效，且污染小。,纸浆漂白若采用二氯化 盐进行漂白，既影响环 境又影响纸的光泽和强 度。所以国际上采用木 聚糖酶、半纤
3、维素酶、 木质素过氧化物酶等进 行漂白。,纸回收利用上，有些油墨等污迹难以完全除去，影响值得光洁度，通常用化学药剂处理，费用较高。应用纤维素酶对再生纸进行处理，则可显著降低成本。,4.生丝的脱胶处理,天然蚕丝的主要成分是 丝蛋白。为了提高丝的质量。 所以要进行脱胶处理。手工 的叫土丝，脱胶后叫熟丝。 脱胶可采用胰蛋白酶、 木瓜蛋白酶或微生物蛋白酶 处理。,5.羊毛的除垢处理,羊毛在染色之前需要经 过预处理，除去表的鳞垢， 才能使羊毛着色。羊毛表面 的鳞垢是由一些蛋白质堆积 而成的聚合体，所以需利用 枯草杆菌蛋白酶或其他适宜 的蛋白酶。,6.皮革的脱毛处理,皮革是由牛、羊、猪等动物的皮，进 过脱
4、毛处理后鞣制而成。传统的脱毛方法是采用石灰和硫酸钠溶液浸渍，这不仅时间长、劳动强度大而且污染大。,经细菌、霉菌、放线菌等微生物产生的碱性或中性酶处理后 酶处理前 酶处理后,7.酶在烟草处理中的应用,用纤维素酶、半纤维素酶，果胶酶对烟梗和烟末进行处理，可提高烟草质量，降低生产成本。 用一定量的硝酸还原酶和蔗糖转化酶处理烟草，可以增加香气。 用一定量的-淀粉酶、蛋白酶进行处理，可以促进烟叶内部有机物质的分解与转化。,8.酶在甜菜糖蜜处理中的应用,甜菜中含有少量棉子糖，棉子糖由半乳糖、葡萄糖、和果糖组成，也可以看成由蜜二糖和果糖组成。 蜜二糖 ：由D-半乳糖和D-葡萄糖1，6-结合成的二糖的一种。在
5、还原基一侧结合上果糖，则成为棉子糖。 在pH为5.2，温度4550摄氏度左右时，蜜二糖酶催化棉子糖水解生成半乳糖和蔗糖。因此，在甜菜制糖中利用蜜二糖酶，可以提高蔗糖的含量，也可以减少棉子糖对蔗糖结晶的影响。蜜二糖酶也可以用于回收糖蜜中的蔗糖。,9.酶用于植物油的脱胶处理,CH2COOR1 CH2OH | | CHCOOR2 + H2O 磷脂酶A1 CHCOOR2 + R1COOH | | CH2OPO2X CH2OPO2X 磷脂 亲水磷脂 脂肪酸 CH2COOR1 CH2COO R1 | | CHCOOR2 + H2O 磷脂酶A2 CHOH + R2COOH | | CH2OPO2X CH2O
6、PO2X 磷脂 亲水磷脂 脂肪酸,植物油在精炼之前，需要用磷脂酶除去其中的磷脂。磷脂酶的作用于磷脂的1位或者2位的酯键，将疏水性的二脂肪酸甘油磷脂水解生成亲水性的单脂肪酸甘油磷脂，然后通过水化作用除去磷脂。,利用酶的催化作用可将原料转变为所需 的轻工、化工产品，也可利用酶的催化作用 除去某些不需要的物质而得到所需的产品。,二.酶在轻工、化工产品制造方面的应用,1.酶法生产L-氨基酸 利用酶或固定化酶的催化作用，可以将各种底物转化为L-氨基酸，或将DL-氨基酸拆分而生产L-氨基酸。 有多种酶可用于L-氨基酸的生产，其中有些已采用固定化酶进行连续生产，举例如下。,1）氨基酰化酶光学拆分DL-酰基氨
7、基酸生产L-氨基酸 氨基酰化酶可以催化外消旋的N-酰基-DL-氨基酸进行不对称水解，其中L-酰基氨基酸被水解生成L-氨基酸，余下的N-酰基-D-氨基酸经化学消旋再生成DL-酰基氨基酸，重新进行不对称水解。 如此反复进行，可将通过化学合成方法得到的DL-酰基氨基酸几乎都变成L-氨基酸。,2）用天冬氨酸酶将延胡索酸氨基化生成L-天冬氨酸 天冬氨酸酶又称为天冬氨酸氨裂合酶，是一种催化延胡索酸（反丁烯二酸）氨基化生成L-天冬氨酸的裂合酶。其催化反应如下： 工业上已用固定化大肠杆菌菌体的天冬酰胺酶连续生产L-天冬氨酸。,3)用L-天冬氨酸-4-脱羧酶工业上已用固定化假单胞菌菌体的L-天冬氨酸-4-脱羧酶
8、，将L-天冬氨酸的 4-位羧基脱去，而连续生产L-丙氨酸。,4）用己内酰胺水解酶生产L-赖氨酸 此法由L-氨基-己内酰胺水解酶与-氨基-己内酰胺消旋酶联合作用，将DL-氨基-己内酰胺转化为L-赖氨酸。 所用的原料DL-氨基-己内酰胺（DL-ACL)是由合成尼龙的副产品环己烯通过化学合成法得到的。原料中的L-氨基-己内酰胺经L-氨基-己内酰胺水解酶作用生成L-赖氨酸。余下的D-氨基-己内酰胺在消旋酶的作用下变为DL-型，再把其中的L-型水解为L-赖氨酸。如此反复进行，可把原料几乎都变成L-赖氨酸。,5）用噻唑啉羧酸水解酶合成L-半咣氨酸 将化学合成的DL-2-氨基噻唑啉-4-羧酸中的L-2-氨基
9、噻唑啉-4-羧酸经噻唑啉羧酸水解酶作用生成L-半咣氨酸。 余下的D-2-氨基噻唑啉-4-羧酸再经消旋酶作用变为DL-型。反复进行，不断生成L-半咣氨酸。,2. 酶法生产有机酸 有机酸是一类有重要应用价值的轻工、化工 产品。通过酶的催化作用可以生产各种有机酸。,1）用延胡索酸酶生产L-苹果酸 延胡索酸酶又称为延胡索酸酶水合酶，是催化延胡索酸与水反应，水合生成L-苹果酸的裂合酶。其催化下述反应： 工业上已采用固定化黄色短杆菌或产氨短杆菌的延胡索酸酶连续生产L-苹果酸。,2）用环氧琥珀酸酶催化环氧琥珀酸水解生成L-酒石酸 L-酒石酸是从葡萄酒的酒石中分离得到的一种有机酸。可以通过环氧琥珀酸酶催化环氧
10、琥珀酸水解，开环而生成L-酒石酸。,3. 酶法制造化工原料 化工原料的生产通常采用化学合成法，需要在高温高压的条件下进行反应。对设备的要求高，投资大，甚至造成环境污染。如果采用酶催化，则由于酶具有作用条件温和等显著特点，所以可以在常温常压的条件下生产许多化工原料，从而减少设备投资，降低生产成本。 例如，腈水合酶可以催化腈类化合物加水，合成丙烯酰胺、烟酰胺、5-腈基苯戊胺等重要的化工原料。,丙烯酰胺是一种重要的化工原料，可以用于聚合生成聚丙烯酰胺、广泛用作絮凝剂和制成各种凝胶。利用丙烯腈为原料，在腈水合酶的催化作用下，可以水合生成丙烯酰胺。,在某些轻工产品中添加一定量的酶，可以显著的增强产品的效
11、果。,三、加酶增强产品的使用效果,1.加酶洗涤剂,在洗涤剂中添加适当的酶可以大大缩短洗涤时间，提高洗涤效果。其中最广泛最大量使用的是碱性蛋白酶。 蛋白酶的添加量一般为洗涤剂的0.1%1%。 除了碱性蛋白酶外，固体和液体洗涤剂中还可按需要添加淀粉酶、脂肪酶、果胶酶和纤维素酶等。,2.加酶牙膏、牙粉和漱口水,将适当的酶添加到牙膏、牙粉或漱口水中，可以利用酶的催化作用，增加洁齿效果，减少牙垢并防止龋齿的发生。,在家禽、家畜的饲料中添加淀粉酶、蛋白酶、植物酶、纤维素酶和半纤维素酶等，可以增加饲料的可消化性 ，促进家禽家畜的生长、提高家禽的产卵率。,3.加酶饲料,饲料中的磷，70%左右以植酸形式存在，由于大多数单胃动物体内的植酸酶活性很低，所以大多数植酸磷无法利用。这就使得家禽不能够获得足够的磷，而且磷从大便中排出还会污染环境。因此，需要在饲料中增加适量的植酸酶。,4.加酶护肤品,在各种护肤品及化妆品中添加超氧化歧化酶、溶菌酶、弹性蛋白酶等，可有效的提高护肤效果。 超氧化歧化酶有抗氧化、抗衰老、抗辐射的功效。加进各种护肤品中，涂布在皮肤上，可有效的防止紫外线对人体的伤害，消除自由基的影响，减少色素沉淀。,