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。酶的生產(chǎn)和應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)外已具有80多年歷史，進(jìn)入20世紀(jì)80年代，生物工程作為一門新興高新術(shù)在我國(guó)得到了迅速發(fā)展，酶的制造和應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，酶在紡織工業(yè)中的應(yīng)用也日臻成熟，由過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?，F(xiàn)在酶處理工藝已被公認(rèn)為是一種符合環(huán)保要求的綠色生產(chǎn)工藝，它不僅使紡織品的服用性能得到改善和提高，又因無(wú)毒無(wú)害，用量少，可生物降解廢水，無(wú)污染而有利于生態(tài)環(huán)保的保護(hù)。 6淀粉酶
淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶類總稱，通常通過淀粉酶催化水解織物上的淀粉漿料，由于淀粉酶的高效性及專一性，酶退漿的退漿率高，退漿快，污染少，產(chǎn)品比酸法、減法更柔軟，且不損傷纖維。淀粉酶的種類很多，根據(jù)織物不同，設(shè)備組合不同，工藝流程也不同，目前所用的退漿方法有浸漬法、堆置法、卷染法、連續(xù)洗等，由于淀粉酶退漿機(jī)械作用小，水的用量少，可以在低溫條件下達(dá)到退漿效果，具有鮮明的環(huán)保特色。新型（特種）酶在紡織加工中的應(yīng)用1、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、憑證、色澤明快、淡雅。
2、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。
3、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。生物酶技術(shù)應(yīng)用于石油鉆井領(lǐng)域在石油鉆井過程中，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，在需要打開油氣層時(shí)，生物酶開始發(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。
生物酶在食品中的應(yīng)用
1 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。www.cnenzyme.com
2 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，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。
3 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。
4 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。
5. 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。
彈性蛋白酶及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用
彈性蛋白酶（elastase）是一種以水解不溶性彈性硬蛋白（elastin）為特征的蛋白水解酶，它可由動(dòng)物胰臟提取或由微生物發(fā)酵制得。彈性硬蛋白是一種由丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸等非極性氨基酸殘基交聯(lián)而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它可以耐受酸堿處理，并能抵抗一般蛋白酶的消化。我國(guó)該產(chǎn)品的生產(chǎn)是由豬胰臟提取，由于臟器資源利用受限制，胰彈性蛋白酶一向供不應(yīng)求。在國(guó)外，藥用彈性蛋白酶既有通過動(dòng)物胰臟提取，也有發(fā)酵生產(chǎn)，它們的作用效果相似。
微生物彈性蛋白酶與豬胰臟彈性蛋白酶一樣，具有廣泛的水解活性，不但能降解彈性硬蛋白，而且對(duì)明膠、血纖維蛋白、血紅蛋白、白蛋白等多種蛋白質(zhì)都有降解作用，是一種廣譜的肽鏈內(nèi)切酶。國(guó)外早已經(jīng)開始了微生物產(chǎn)彈性蛋白酶的研究和生產(chǎn)，出現(xiàn)了商品化的彈性蛋白酶，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。利用微生物生產(chǎn)彈性蛋白酶不僅能夠提供足夠的治療用藥物酶，也能為開拓該酶的其他方面的應(yīng)用提供充足的酶源，如降解環(huán)境中的豬、牛加工后的難降解廢物，肉的嫩化等。<
由于彈性蛋白酶水解特性較廣，脂肪族非極性氨基酸為羧端的肽鍵都能被分解，并且它具有脂酶及脂蛋白水解酶的活性，能降解包括抗一般蛋白水解酶作用的彈性硬蛋白在內(nèi)的大多數(shù)蛋白質(zhì)，因而彈性蛋白酶在食品工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。有的微生物產(chǎn)生的彈性蛋白酶水解專一性很廣，許多動(dòng)植物蛋白都能為之降解，特別是一些難以處理、食用的韌帶、大動(dòng)脈管、筋腱等蛋白廢料，在農(nóng)副產(chǎn)品的深加工、高蛋白食品的制作等方面得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)彈性蛋白酶能專一降解結(jié)締組織中堅(jiān)韌的彈性纖維組分，當(dāng)其他蛋白與彈性蛋白共存時(shí)，酶優(yōu)先對(duì)彈性蛋白水解，因此可以作為理想的肉類嫩化劑用于食品加工業(yè)和日常生活中。關(guān)國(guó)雄等研究了彈性蛋白酶和木瓜蛋白酶對(duì)不同蛋白質(zhì)水解能力的差別，研究發(fā)現(xiàn)木瓜蛋白酶對(duì)彈性蛋白無(wú)水解能力；在彈性蛋白和其他食用蛋白質(zhì)共存時(shí)，彈性蛋白酶優(yōu)先水解彈性蛋白；對(duì)食用蛋白質(zhì)的水解，彈性蛋白酶比木瓜蛋白酶強(qiáng)一倍。由此，可以認(rèn)為彈性蛋白酶可通過選擇性水解肉類中堅(jiān)韌的彈性纖維部分來(lái)真正起到肉類嫩化而又不會(huì)改變口味和風(fēng)味的作用，而不是單純對(duì)食用蛋白加以非選擇性部分消化。
彈性蛋白酶經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，目前國(guó)內(nèi)僅從豬胰臟中提取，由于酶源受到限制，作為治療用生化藥物和其他方面的應(yīng)用長(zhǎng)期供不應(yīng)求。因而利用微生物生產(chǎn)彈性蛋白酶就顯得尤為必要。雖然國(guó)外早已開始微生物生產(chǎn)彈性蛋白酶的研究，也取得了很大進(jìn)展，如酶源范圍擴(kuò)大，酶活性從幾十單位提高到1000u／ml，對(duì)幾種微生物產(chǎn)生的彈性蛋白酶基因結(jié)構(gòu)以及酶的分泌進(jìn)行了初步研究，但是在應(yīng)用微生物生產(chǎn)彈性蛋白酶中仍存在許多問題，如多數(shù)微生物生產(chǎn)的彈性蛋白酶活力不高，有的微生物產(chǎn)生的彈性蛋白酶存在著毒性等安全問題，同時(shí)對(duì)微生物彈性蛋白酶的加工、分泌和調(diào)控機(jī)制仍未明了。這些都給微生物生產(chǎn)彈性蛋白酶帶來(lái)了障礙，延緩了對(duì)其的開發(fā)研究進(jìn)程。
但是利用微生物開發(fā)彈性蛋白酶有著不可估量的前景。有人計(jì)算，從1kg豬胰臟中提取4．0～4．8g彈性蛋白酶粉，總活力平均為2×105u／kg胰臟，而利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)彈性蛋白酶牞以一個(gè)20m3發(fā)酵罐每天生產(chǎn)12m3發(fā)酵液計(jì)算，則發(fā)酵液中總酶活力為1．2×109u，相當(dāng)于6000kg胰臟中所含的彈性蛋白酶量?？梢?，由微生物發(fā)酵生產(chǎn)彈性蛋白酶成本低，產(chǎn)量大，設(shè)備利用率高，不受原料來(lái)源限制。目前，由微生物發(fā)酵生產(chǎn)彈性蛋白酶的關(guān)鍵是篩選彈性蛋白酶的高產(chǎn)菌株，同時(shí)利用誘變培育出產(chǎn)更高酶活性的菌株。此外，要從微生物產(chǎn)彈性蛋白酶的機(jī)理進(jìn)行深入研究，搞清彈性蛋白酶的合成、加工、分泌和調(diào)控機(jī)制，達(dá)到人為控制彈性蛋白酶的生產(chǎn)；或?qū)⒄{(diào)控彈性蛋白酶合成的結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)入到大腸桿菌中，進(jìn)行有目的性地設(shè)計(jì)彈性蛋白酶，減少?gòu)椥缘鞍酌傅亩拘曰蛱岣呙富盍?；縮短彈性蛋白酶進(jìn)行藥理、毒理及藥效試驗(yàn)的時(shí)間，擴(kuò)大彈性蛋白酶在醫(yī)藥、食品工業(yè)和日用化工等方面的應(yīng)用。
生物酶在造紙領(lǐng)域的應(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程中的膠粘物沉積現(xiàn)象。
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)?；直接分解油墨、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。
生物酶脫墨劑特點(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。
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℃