酶在环境保护方面应用.doc

酶在环境保护方面的应用材料与化工学院生物工程摘要:随着科学技术的迅速发展,人类赖以生存的环境质量,是目前举世瞩目的重大问题。对日益严峻的全球化环境污染问题, 酶在环保方面的应用日益受到关注,呈现出良好的发展前景。为环境保护污染治理提供了新的技术手段。本文介绍了酶工程基本技术,包括酶制剂的生产、酶的分离纯化,酶的固定化技术、酶的改造和修饰等,综述了酶在环境保护方面,包括水净化、石油和工业废油的处理、白色污染的治理和环境监测等方面的研究和应用现状。关键词:酶工程;环境保护;环境监测;废水处理;可生物降解材料开发;石油和工业废油人类的生产和生活与自然环境密切相关, 随着科学技术的不断发展, 地球环境由于受到各方面因素的影响, 正在不断恶化, 人类开发利用自然资源的能力和范围不断扩大, 随之而来的环境污染问题也越来越严重, 已经成为举世瞩目的重大问题。环境污染已成为制约人类社会发展的重要因素,我国每年排放大量废水(416 亿 t) 、废气和烟尘(2000 万 t) 以及固体废弃物(i000 亿 t) ,污染达到相当严重的地步。因此环境保护问题越来越受到人们的重视。 20 世纪以来,在化学和生物学之间的交叉地带形成的生物技术占据了重要的地位,在工业、农业、医药、食品等方面得到了广泛的应用, 并对解决当代资源、能源、环保等多方面问题起着举足轻重的作用。而作为生物工程的重要组成部分, 酶和酶工程受到生物化学工作者的重视,几种新兴的技术产业已成为优先发展的高科技领域。一、酶工程基本技术 1. 酶制剂的生产酶的来源主要有植物、动物和微生物。最早酶多从植物、动物组织中提取, 目前广泛使用的动物酶有猪胰蛋白酶和胃蛋白酶等, 植物来源的酶有木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、麦芽淀粉水解酶、大豆脂肪氧化酶等。但大多数酶由微生物生产, 因为微生物种类多, 几乎所有的酶都能在微生物中找到。由于微生物容易培养、繁殖快、产量高, 故可在短时间内大量生产。连续发酵生产可以提供经济有效的酶制剂产品。 2. 酶的分离纯化酶分离纯化的目的在于获得一定量不含或含少量杂质的酶制品或者提纯为结晶, 以利于科学研究和生产应用, 属于生物技术的下游工程, 包括粗制工艺和精制工艺。自 1926 年 Sumner 从刀豆中分离提纯第一个结晶脲酶以来, 酶的分离纯化研究进展迅速, 迄今为止, 科学家们已制成了 300 多种纯净酶,达到了相当高的纯化程度,并发展了各种类型的分离纯化方法。 3. 酶的固定化技术酶的固定化是指用物理或化学手段, 把酶束缚在一定的区域内, 使其在一定的范围内起催化作用。固定化酶既具有酶的催化特性, 又具有一般化学催化剂能回收、反复使用等优点, 并且生产工艺可以连续化、自动化。经过 50 多年的研究和发展, 酶固定化技术取得了长足的进步,采用这种技术不仅能改善酶的特性,还能创造适应特殊要求的新酶。酶的固定化方法见表。表- 酶的固定化方法固定化方法分类非共价结合法结晶法分散法物理吸附法离子结合法化学结合法交联法共价结合法包埋法微囊法嘲格法 4. 酶的改造和修饰酶的化学本质就是蛋白质, 蛋白质的功能性质与其空间构像关系密切。采用某种生物学或化学方法改变蛋白质的一级结构, 从而改善蛋白质分子的功能性质和生物活性, 这一过程称为酶分子改造和修饰。其主要的方法有蛋白质工程技术( 包括定位突