酶在环境保护方面的应用精选课件.ppt

关于酶在环境保护方关于酶在环境保护方面的应用面的应用第一页，本课件共有63页 目前，国内外广泛使用酶的领域是食品工业。国内外大规模工业生产的 淀粉酶、淀粉酶、异淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、葡萄糖异构酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、纤维素酶、天冬氨酸酶、糖化酶、溶菌酶等大部分都在食品工业中应用。酶在食品工业方面主要用于食品保鲜、淀粉加工、蛋白制品加工、果蔬加工、食品添加剂的生产以及改善食品的品质和风味等。8.1 酶在食品工业中的应用第二页，本课件共有63页酶在食品保鲜方面的应用 酶法保鲜技术是利用酶的催化作用，防止或消除各种外界因素对食品产生的不良影响，从而保持食品原有的优良品质和风味特色的技术。随着人们对食品各方面的要求不断提高和科学技术的飞速发展，酶法保鲜技术越来越受到人们的关注和欢迎，并被广泛地应用于各种食品的保鲜。第三页，本课件共有63页食品的灭菌保鲜 微生物的污染会引起食品的变质、腐败，防止微生物的污染是食品保鲜的主要任务。杀灭微生物的方法有很多，常用的物理和化学方法极易引起食品品质的改变，而且添加大量的防腐剂还可能对人体健康带来不良的影响。采用溶菌酶进行食品保鲜，不但效果好，而且不存在食品安全问题。第四页，本课件共有63页 溶菌酶是一种专门作用于细菌细胞壁的水解酶，又称细胞壁溶解酶。它专一地作用于细菌细胞壁中的肽多糖分子中N-乙酰胞壁酸与N-乙酰氨基葡萄糖之间的-1,4糖苷键，催化细胞壁中的肽多糖水解，从而破坏细菌的细胞壁，使细菌溶解死亡。第五页，本课件共有63页溶菌酶在食品保鲜方面的应用第六页，本课件共有63页酶在淀粉类食品生产方面的应用 在淀粉类食品的加工中，主要用酶有淀粉酶、淀粉酶、葡萄糖淀粉酶（糖化酶）、支链淀粉酶、异淀粉酶、葡萄糖异构酶等。第七页，本课件共有63页 酶在蛋白类食品生产方面的应用 蛋白质是食品的主要营养成分之一，以蛋白质为主要成分或以蛋白质为主要原料加工而成的食品称为蛋白质类食品。如乳制品、肉制品、蛋制品和鱼制品等。在蛋白质类食品的生产过程中，主要使用的酶是各种蛋白酶，此外也使用乳糖酶和其他一些酶。第八页，本课件共有63页 蛋白酶（Proteinases）是一类催化蛋白质水解的酶。根据其来源的不同，可分为动物蛋白酶，如胰蛋白酶、胃蛋白酶等；植物蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等；以及微生物蛋白酶，如枯草杆菌蛋白酶、黑曲霉蛋白酶等。在蛋白类食品的生产中广泛应用的蛋白酶和乳糖酶，主要是用其进行蛋白水解产物、氨基酸、明胶、干酪的生产，肉类的嫩化，低乳糖奶的生产等。第九页，本课件共有63页 酶在果蔬类食品生产方面的应用 果蔬类食品是指以各种水果或蔬菜为主要原料加工而成的食品。在果蔬类食品的生产过程中，为了提高产量和产品质量，常常加入各种酶。常用的有果胶酶、柚苷酶、橙皮苷酶、花青素酶等，主要用于果汁、果酒、果冻、果蔬罐头等的生产。第十页，本课件共有63页 酶在果蔬类食品生产方面的应用1、酶在果汁生产中的应用2、酶在果酒生产中的应用3、酶在低糖果冻生产中的应用4、柑橘制品去除苦味5、柑橘罐头防止产生白色浑浊6、果蔬制品的脱色第十一页，本课件共有63页 酶在食品添加剂生产中的应用 食品添加剂是指为改善食品品质和色、香、味，以及为防腐和加工工艺需要而加入食品中的化学合成或天然物质。食品添加剂的生产可以采用提取分离法、微生物发酵法、酶催化合成法和化学合成法等。由于酶具有催化效率高、专一性强和作用条件温和等特点，随着酶工程的发展，作为高效、安全的生物催化剂，酶在食品添加剂的生产中已经较为广泛地得到应用。第十二页，本课件共有63页酶在酸味剂生产中的应用 常用的酸味剂一般分为无机酸和有机酸。食品中常用的无机酸为磷酸和己二酸，有机酸为柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、醋酸等。有机酸一般是采用提取法、发酵法和化学合成法制得。近期酶法合成的研究逐渐增多，主要集中在乳酸、苹果酸、葡萄糖酸及一些新的酸味剂上。第十三页，本课件共有63页酶在增味剂生产中的应用 食品增味剂或称食品风味增强剂，是指补充或增强食品原有风味的一类物质，通常又称为鲜味剂。鲜味是食品物质刺激人们的味觉器官而产生的一种鲜美感觉。能够刺激味觉器官产生鲜美感觉的物质称为鲜味剂。例如，味精、肌苷酸钠等。酶催化法生产食品增味剂，利用酶的催化作用，将底物转化为食品增味剂的技术过程。酶催化法可以提高产率，减少设备投资，提高产品质量。逐渐被广泛的应用于工业化生产。酶催化法主要用于氨基酸和呈味核苷酸的生产。第十四页，本课件共有63页酶在甜味剂生产中的应用 食品甜味剂能改进食品的可口性和其他食用性质，满足有些人的爱好，并且可供给人体热能。近年来，由于高热量糖类物质的过量摄入而引起的肥胖、高血脂和龋齿等疾病已成为世界各国一大社会问题，此外人们对食用合成甜味剂糖精、甜蜜素等存在顾虑，因此，开发新型低热能甜味剂一直是国内外研究的热点。尤其是那些甜度高、味质好、不致龋的低热能产品发展很快。在这些新产品的研究开发过程中，酶技术占据了重要地位。第十五页，本课件共有63页酶在甜味剂生产中的应用 通过酶的催化作用可以生成各种甜味剂。(1)嗜热菌蛋白酶催化天冬氨酸和苯丙氨酸反应生成天苯肽(2)葡萄糖基转移酶生产帕拉金糖第十六页，本课件共有63页(3)果聚糖蔗糖酶生产低聚果糖 低聚果糖是指在蔗糖的果糖基上结合个果糖分子而成的非还原性糖。低聚果糖存在于洋葱、香蕉等果蔬中，但含量较低，其甜度约为蔗糖的低聚果糖的生产可以采用蔗糖为原料，通过果聚糖蔗糖果聚糖蔗糖酶催化作用生成。果聚糖蔗糖酶可以通过黑曲霉发酵得到。第十七页，本课件共有63页酶在乳化剂生产中的应用 食品乳化剂是食品加工过程中使互不相溶的液体（如油和水）形成稳定乳浊液的一类食品添加剂。目前，国内外最普遍使用的乳化剂是甘油单脂及其衍生物和大豆磷脂等。这些乳化剂在人体消化过程中被分解为脂肪酸和多元醇，从而被人体吸收或排出体外，对人体代谢无不良作用。利用脂肪酶的作用，将甘油三酯水解生成的甘油单酯，简称单甘酯，是一种广泛应用的食品乳化剂。第十八页，本课件共有63页 酶在改善食品品质与风味方面的应用 风味酶的发现和应用在食品风味的再现、强化和改善方面呈现广阔的应用前景。例如，用洋葱风味酶处理甘蓝等蔬菜，可使被处理的蔬菜呈现出洋葱的风味；用奶油风味酶作用于含乳脂的巧克力、冰淇淋和人造奶油等食品，可使这些食品增强奶油的风味。有些食品在加工或保藏过程中，可能会使原有的风味减弱或失去，若在这些食品中添加各种风味酶，则可使它们恢复甚至强化原来的天然风味。第十九页，本课件共有63页 面包加工过程中添加的酶及其对面包质量的影响第二十页，本课件共有63页 在含有蔗糖的糕点、饮料等食品的生产过程中，添加适量的蔗糖酶，可以催化蔗糖水解生成葡萄糖和果糖。果糖具有类似蜜糖的风味，从而使改善产品的风味，同时还可以防止蔗糖析出结晶。在可溶性鱼蛋白水解物的生产过程中，往往会产生苦味肽，使产品带有苦味。为了减轻或消除产品的苦味，可以添加适量的羧肽酶或者氨肽酶，催化生产中产生的苦味肽水解生成氨基酸，从而改善鱼蛋白水解物的风味。乳制品的特有香味主要是由脂肪酸及其分解产物产生的。在乳制品生产过程中，加入适量脂肪酶或酯酶，可以使乳中的脂肪水解，生成脂肪酸和甘油二酯等。或甘油单酯从而显著增加干酪、奶油等乳制品的香味，同时增强乳化性。第二十一页，本课件共有63页酶在食品分析检测中的应用 在食品分析与检测中，需要测定的组分很多，包括醇类和胆固醇类、糖类、氨基酸类、有机酸类、硝酸盐和亚酸盐、氰化物以及各种毒素等。对于食品中的这些组分的分析与检测，总是需要快速而准确地测定。酶法检测技术作为一种新的检测技术，其具有专一性强、准确性高、检测速度快等优点，在食品分析与检测中已广泛应用。第二十二页，本课件共有63页酶在食品分析检测中的应用 1、醇类和胆固醇的测定 2、食品中糖类的测定 3、氨基酸类的测定 4、有机酸的测定 5、食品中其他组分的测定第二十三页，本课件共有63页 环境监测的目的是了解环境情况，掌握环境质量变化。环境监测是进行环境保护的一个重要环节。酶在环境监测方面的应用越来越广泛，已经在农药污染的监测、重金属污染的监测、微生物污染的监测等方面取得重要成果。8.2 酶在环保与能源方面的应用8.2.1 酶在环境监测方面的应用第二十四页，本课件共有63页 利用亚硝酸还 原酶检测 水中亚硝酸盐浓度 利用胆碱酯酶检测有机磷农药污染 利用乳酸脱氢酶的同工酶监测重金属污染 通过葡聚糖苷酸酶监测大肠杆菌污染Text 3环境监测应用第二十五页，本课件共有63页环境监测环境监测 酶传感器在环境监测中已取得诱人的成就,并将继续扩大其应用范围。目前发现的酶传感器已有多种。环境监测是了解环境情况、掌握环境质量变化，进行环境保护的一个重要环节。酶在环境监测方面的应用越来越广泛，已经在农药污染的监测、重金属污染的监测、微生物污染的监测等方面取得重要成果。第二十六页，本课件共有63页 利用胆碱酯酶 可以催化胆碱酯水解生成胆碱和有机酸。(1)利用胆碱酯酶监测有机磷农药污染 有机磷农药是胆碱酯酶的一种抑制剂，可以通过检测胆碱酯酶的活性变化，来判断是否受到有机磷农药的污染。可以通过固定化胆碱酯酶的受抑制情况，检测空气或水中微量的酶抑制剂（有机磷等），灵敏度可达0.1mg/L。第二十七页，本课件共有63页乳酸脱氢酶5 种同工酶。它们具有不同的结构和特性，当遇到重金属离子时，活性会发生一定的变化。通过检测家鱼血清乳酸脱氢酶（SLDH）的活性变化，可以检测水中重金属污染的情况及危害程度；镉和铅的存在可以使SLDH3活性升高的活性；汞的污染使SLDH1活性升高；铜的存在则引起SLDH4活性降低。(2)利用乳酸脱氢酶的同工酶监测重金属污染第二十八页，本课件共有63页 将4-甲基香豆素基-葡聚糖苷酸掺入选择性培养基中，样品中如果有大肠杆菌存在，大肠杆菌中葡聚糖苷酸酶就将其水解，生成甲基香豆素。甲基香豆素在紫外光的照射下发出荧光，由此可以通过紫外光分光光度法检测水或食品中大肠杆菌的污染程度。(3)通过-葡聚糖苷酸酶监测大肠杆菌污染第二十九页，本课件共有63页亚硝酸还原酶是催化亚硝酸还原生产一氧化氮的氧化还原酶。(4)利用亚硝酸还原酶检测水中亚硝酸盐浓度利用固定化亚硝酸还原酶，可检测水中亚硝酸盐浓度。第三十页，本课件共有63页8.3 8.3 酶在废水处理中的应用酶在废水处理中的应用重金属废水食品工业废水含酚废水含酚废水水净化水净化第三十一页，本课件共有63页水净化水净化 早2O世纪7O年代，固定化酶已被用于水和空气的净化法国工业研究所积极开展利用固定化酶处理工业废水的研究，将能处理废水的酶制成固定化酶处理静止废水时直接用酶布或酶片；处理流动废水时根据废水所含污物的种类和数量，确定玻璃酶柱或塑料酶柱的高度和直径，采用多酶酶柱或单一酶柱。第三十二页，本课件共有63页石油及工业废油的处理石油及工业废油的处理 每年由于各种原因排人海中的石油达 2 0 0万 t如 不及时处理，不仅会造成鱼类的大量死亡，而且石油中 的有害物质也会通过食物链进人人体。人们用含有酶及其它成分的复合制剂处理海中的石油，为浮在油表面的细菌提供优良的养料，使得分解石油的细菌迅速繁殖，以达到快速降解石油的目的。脂酶生物技术应用于被污染环境的修复以及废物处理是一个新兴的领域。石油开采和炼制过程中产生的油泄漏、脂加工过程中产生的含脂废物 以及饮食业产生的废物，都可以用不同来源的脂酶进行有效的处理。酶法生产生物柴油 日益受到人们 的青睐，可利用餐饮业废油脂和工业废油脂为原料，变废为宝。第三十三页，本课件共有63页 不同的废水，含有的物质不同，因此应采用不同的酶进行处理。废水中含有淀粉、蛋白质、脂肪等各种有机物质，可以在有氧和无氧的条件下用微生物处理，也可以用固定化淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等进行处理。废水中含有硝酸盐、亚硝酸盐等酸性物质，可以用固定化硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和一氧化氮还原酶进行处理，使硝酸根、亚硝酸根逐步还原，最终成为氮气。酶在废水处理方面的应用第三十四页，本课件共有63页 目前，应用于各个领域的高分子材料，大多数是生物不可降解或不可完全降解的材料。这些高分子材料使用以后，成为固体废弃物，造成环境污染。研究和开发可生物降解材料是当今国内外的重要课题。其中，利用酶的催化作用合成可生物降解材料，已经成为开发可生物降解材料的重要途径。利用酶在有机介质中的催化作用合成的可生物降解材料主要有：利用蛋白酶或脂肪酶合成多肽类或聚酰胺类物质，利用脂肪酶的有机介质催化合成聚酯类物质和聚糖酯类物质等。8.4 酶在生物降解材料方面的应用第三十五页，本课件共有63页 由于酵母菌不能直接利用淀粉和纤维素等原料，所以乙醇的生产必须经过糖化和发酵两个阶段。8.5 酶在乙醇生产方面的应用 为了简化发酵工艺过程，人们可以采用各种生物技术使酵母菌具有直接利用淀粉或纤维素发酵生产乙醇的能力。采用酶工程技术将糖化酶等淀粉酶或者纤维素酶与酵母细胞共固定化，通过多糖水解酶和酵母细胞内酒化酶系的共同作用，将淀粉或纤维素转化为乙醇。第三十六页，本课件共有63页8.6 酶在生物柴油制造方面的应用 生物柴油是甘油酯与小分子醇类经过酯交换反应而得到的脂肪酸酯类物质，可以代替柴油作为柴油发动机的燃料使用等。在当今石油资源面临枯竭的情况下，研究和开发新的生物能源具有重要的意义和应用价值。在有机介质中，脂肪酶或酯酶可以催化甘油酯与小分子醇类进行酯交换反应，生成小分子的酯类混合物（甘油和酯）。第三十七页，本课件共有63页 应用于饲料中的酶，有淀粉酶、脂解酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、植酸酶和棉籽糖分解酶等。主要来源于微生物（包括细菌、真菌、酵母菌等）发酵物，部分来源于植物组织和动物组织（或消化液）。8.7 酶在饲料工业和养殖业中的应用(1)饲用酶制剂的种类和来源第三十八页，本课件共有63页1、补充内源酶的不足，改善消化道内的微生态环境2、打破植物细胞壁，提高饲料的有效能值。3、降低胃肠道黏性，提高养分的消化吸收率，减少疾病的发生。4、消除饲料中的抗营养因子（ANF）和有毒有害物，提高饲料的营养价值。5、减少环境污染。6、充分利用饲料资源。(2)饲用酶制剂的作用第三十九页，本课件共有63页 用酶制剂添加到不同种类畜禽的不同基础日粮中，都能起到一定的应用效果，畜禽生产性能都有一定的提高。目前，根据日粮类型的不同，已开发利用的酶制剂主要有各种淀粉酶、葡聚糖酶、木聚糖酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、糖化酶、果胶酶、溶菌酶等，大多是以某一种酶为主导酶系的复合酶制剂，且不同生产厂商生产的酶制剂成分含量也各不相同。(3)饲用酶制剂的应用第四十页，本课件共有63页A.注意生产工艺的影响 酶是一种蛋白质，对热、光、酸等较敏感，饲料生产过程的每一环节都可能影响酶的活性，饲料中添加酶制剂时，尽可能地减少生产工艺对酶活性的影响，特别是制料的温度最好不要超过，以保证酶制剂有较好的作用效果。(4)饲用酶制剂的合理使用第四十一页，本课件共有63页B.根据动物种类和不同生长阶段应用 不同动物种类和不同的生长阶段，动物体内酶的种类和数量并不相同，因此根据不同动物和不同生长阶段的特点选用合适的酶制剂，才能有效地发挥和提高酶制剂的作用效果。一般情况下，家畜使用酶制剂的作用效果比家禽好，幼年阶段使用比成年阶段好。第四十二页，本课件共有63页C.结合饲料中原料情况应用酶制剂 各种复合酶制剂都有自身的针对性原料，不同类型饲料配方应选择符合自身酶解的酶制剂。4、科学选用酶制剂产品商品酶制剂多为复合酶制剂，衡量酶制剂的质量水平和作用效果的依据主要是酶的种类、含量、活性和稳定性。由于这些指标目前在应用上较难检测和判断，因此在选用时应特别注意。可选择一些被人们广泛认可的大型和专业的酶制剂生产厂家的产品。第四十三页，本课件共有63页脂肪酶是一种具有多种催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解（如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等），形成脂肪酸、甘油二酯、甘油单酯、甘油。具有优良的底物特异性，立体选择性和有机溶剂稳定性而研究表明，脂肪酶除了能够催化甘油酯类化合物的水解和合成之外，还可以用于催化酯交换反应、生物表面活性剂的合成、多肽合成、聚合物的合成和药物的合成等。尤其是利用某些脂肪酶的立体专一性，催化旋光异构体的拆分和手性药物的合成成为酶工程领域研究的新热点。脂肪酶是一种特殊的酯键水解酶，只作用于异相系统（油水界面）。而其不同活性的发挥依赖于反应体系的特点，如在油水界面促进酯水解，而在有机相中可以酶促合成和酯交换。脂肪酶在环保领域的应用脂肪酶在环保领域的应用 8.8第四十四页，本课件共有63页(1)(1)脂肪酶来源脂肪酶来源动物动物 ：胰脏和脂肪组织，肠液中含有少量胰脏和脂肪组织，肠液中含有少量脂肪酶。肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘脂肪酶。肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。油酯酶。植物植物 ：油料作物的种子油料作物的种子，如麻子、小麦，如麻子、小麦胚芽、米糠等。胚芽、米糠等。微生物微生物 ：真菌（曲霉、青霉、毛霉、米根真菌（曲霉、青霉、毛霉、米根霉、酵母等）；细菌（假单胞菌等）霉、酵母等）；细菌（假单胞菌等）。123广泛存在于：广泛存在于：第四十五页，本课件共有63页(2)(2)微生物脂肪酶微生物脂肪酶微生物脂肪酶是一种重要的工业酶类。与动植物脂肪酶相比，微生物脂肪酶有更广的作用PH范围和温度范围及便于进行工业生产和获取高纯度制剂。尤其因在油脂化工和有机合成工业中，酶催化反应有条件温和、耗能低、原料要求低、成品质量高等优点而得到广泛应用。动植物中脂肪酶含量、种类有限，工业主要利用微生物进行发酵生产。第四十六页，本课件共有63页经国内外多年的深入研究，能应用于工业生产脂肪酶的微生物种类不断增加。目前脂肪酶生产菌种已遍及细菌、酵母及霉菌各大类中。近期公布的36种不同来源的商业化脂肪酶中，有19种来源于真菌，8种来源于细菌。同时随着生物技术的不断发展（酶固定化技术、界面酶学和非水解酶学研究的突破性进展），逐步扩展了微生物脂肪酶应用领域。微生物脂肪酶的多功能性不仅对传统的工业领域具有重要的影响，而且在许多新的工业领域，如环保领域也得到了广泛的应用。第四十七页，本课件共有63页 (3)(3)脂肪酶在环保领域的应用脂肪酶在环保领域的应用每年由于各种原因排入海中的废油脂达200万t，如不及时处理，不仅会造成鱼类的大量死亡，而且废油脂中的有害物质也会通过食物链进入人体。餐饮业废油脂是现代餐饮业的副产品，由于经过多次反复高温煎炸，其中不仅游离脂肪酸含量高，而且含有上百种醛、酮和聚合物等氧化产物。这些废油脂除部分用于生产低附加值的肥皂外，大部分非法进入饮食业，极大地威胁着人的身体健康。有调查数据显示，中国人一年大约要吃掉近300万吨“地沟油”。A.脂肪酶在处理费油污染方面的应用脂肪酶在处理费油污染方面的应用第四十八页，本课件共有63页 一方面，人们用含有脂肪酶及其它成分的复合制剂处理海中的石油，可以将石油降解成适合微生物的营养成分，为浮在油表面的细菌提供优良的养料，使得分解石油的细菌迅速繁殖，以达到快速降解石油的目的。另一方面，利用游离脂肪酸含量较高的废油脂制备生物柴油是近年的研究热点。第四十九页，本课件共有63页生物柴油通常是指脂肪酸甲脂（FAME），即以菜籽油、棕榈油、麻疯树油等可食用或不可食用的植物油和动物油脂为原料，在催化剂的作用下与甲醇发生酯交换反应而生成的混合脂肪酸甲酯的总称。生物柴油可降解、可再生，是典型的绿色能源，是替代石化柴油的理想燃料之一。为扶持生物柴油的发展，我国相继出台一系列政策。在这些政策的刺激下，生物柴油产业也渐渐受到了重视。而目前生产生物柴油的主要问题是成本过高，生物柴油制备成本大约80是原料成本，因此采用廉价原料是生物柴油实用化的关键。第五十页，本课件共有63页为此，以废弃油脂为原料生产生物柴油，可使废油脂变成一种有用的工业资源，打开了废油脂回收再利用的“瓶颈”，从而切断其重新流入食用领域的途径，有效保障人们身体健康，同时，也将使城市环境大为改善。利用生物酶法制备生物柴油有反应条件温和、设备要求低、醇用量少、产品的分离纯化简单以及无污染物排放等优点，是一种颇具竞争力的催化剂，日益受到人们的重视。用于催化合成生物柴油的脂肪酶主要是真菌类脂肪酶，这类酶生产较为方便，与动物脂肪酶相比具有更高的活性。第五十一页，本课件共有63页由废油脂转化生成生物柴油工艺流程第五十二页，本课件共有63页微生物脂肪酶生物技术应用于被污染环境的修复以及废物处理是一个新兴的领域。由于大多数低温脂肪酶都有着比较低的最适酶活反应温度（接近自然环境温度），因此它们在环境修复领域有极大用武之地。脂肪酶不仅可用于去除低温状态下工业废物中的油脂（如石油开采和炼制过程中产生的油泄漏，脂类加工所产生的含脂废物和饮食业产生的含油脂废物等），还可以处理大量的城市和生活含脂废水和废物。用低温脂肪酶处理这些含脂废弃物时，所需附加的热能低，且安全、高效，不会造成二次污染，对环境保护有非常积极的意义。第五十三页，本课件共有63页目前酶法催化存在问题主要是：脂肪酶对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%60%。这是由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化效率低。而且由于短链醇对酶的毒性直接导致了酶的使用寿命短，不能在大工业生产中反复使用。此外，甘油对固定化酶有毒性，固定化酶使用寿命较短。脂肪酶酶法制备生物柴油虽然有其优越性，但还存在许多的问题。酶催化废食用油生产生物柴油还不能实现工业化生产。我国在这方面的研究尚不太多。通过大量筛选脂肪酶产生菌，利用脂肪酶在非水相催化领域的优势，寻找能够催化脂肪酸高效酯化的脂肪酶，进行生物柴油的生产条件的探索性研究，是目前要解决的问题。第五十四页，本课件共有63页解决上述问题主要通过：提高脂肪酸甲（乙）酯产率（例如选择适当的脂肪酶、合适的反应体系、分步加入甲醇法等）。降低原料成本和降低脂肪酶生产成本（通过诱变，尤其是定向诱变以及从分子水平改造菌种以筛选脂肪酶高产菌）。吴虹等人研究了关于无溶剂系统中，固定化脂肪酶Novozym435催化餐饮业废油脂转酯生产生物柴油。反应副产物甘油可吸附在固定化酶载体表面，同时采用丙酮洗涤除去甘油可提高酶的稳定性，大大削减了甘油对脂肪酶的抑制作用。反应30h后产物中的脂肪酸甲酯含量为88.16%。连续反应300h后，酶活性基本没有下降。有研究显示以不同大孔树脂吸附法固定化假丝酵母99-125 脂肪酶，在微水有机相中的应用表明非极性树脂NKA是最佳的固定化载体。单批转化率最高达到97.13%，连续反应19批以后转化率仍保持为70.12%。第五十五页，本课件共有63页生物降解塑料在可降解塑料中最具发展前途。世界上的生物降解塑料主要是采用脂肪族聚酯或脂肪族聚酯混合淀粉制造的。传统的脂肪族聚酯合成方法反应温度通常190，并且其金属催化剂很难除去，限制了其应用领域。而酶催化法具有高选择性、反应条件温和、催化剂无毒害等优点，成为一种新型的环境友好绿色化学技术，为生物可降解聚合物的合成开辟了一条全新的道路。目前已经可以利用脂肪酶的有机介质催化合成聚酯类物质、聚糖脂类物质，利用蛋白酶或脂肪酶合成多肽类或聚酰胺类物质。脂肪族聚酯主要包括以石油为原料合成的聚己（PCL）、聚丁烯（PBS）及共聚体，还有以可再生资源为原料生产的聚乳酸、由微生物生产的聚羟基酪酸（PHB）等。(4)(4)脂肪酶在消除白色污染的应用脂肪酶在消除白色污染的应用脂肪酶在消除白色污染的应用脂肪酶在消除白色污染的应用第五十六页，本课件共有63页这些聚酯类物质一般都是微生物内源性物质，可利用微生物发酵生产，由此形成的塑料和地膜可以被微生物或相应的酶降解，成为水和二氧化碳，因此不会对环境产生危害。同时因其有高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在许多领域有广泛应用。单纯的脂肪族聚酯（如聚已内酯PCL）虽然具有较好的生物降解性，并且与其它广泛使用的塑料树脂具有良好的相容性，但耐热性和物理强度差。脂肪族聚酯与聚酰胺的共聚体（CPAE）这种材料是为了改善脂肪族聚酯的这种物性而开发的，在熔点和拉力强度等特性上较以往有了改善，是新一代可降解性塑料。我国生物降解塑料主要应用在农业、食品包装、降解发泡网和一次性快餐盒等方面。第五十七页，本课件共有63页庞大的塑料垃圾庞大的塑料垃圾塑料包装材料塑料包装材料 5000万吨万吨 其中超过其中超过1/3为一次性发泡材料为一次性发泡材料30%土地利用地膜土地利用地膜+农业育苗钵及保鲜膜农业育苗钵及保鲜膜约约1000万吨万吨其他废弃塑料其他废弃塑料约约1000万吨万吨每年全国废塑料每年全国废塑料每年全国废塑料每年全国废塑料总量将达到总量将达到总量将达到总量将达到35003500万吨万吨万吨万吨 其污染所造成的环境压力不言而喻。如何处理这些垃圾成为当务之急。而从长远来看，研究开发可降解材料迫在眉急。如果在这些废弃塑料中有30为可降解塑料，那么我们的环境将会得到大大的改善。第五十八页，本课件共有63页白色污染的治理白色污染的治理 当前各个领域使用的各种高分子材料，绝大多数都是非生物降解或不完全降解的材料，据统计，全世界 每年有3500万t这样的材料用后丢弃，严重污染了环境。开发可生物降解高分子材料”的传统方法包括天然高分子的改造法、化学合成法等，但效果不佳。酶法合成可生物降解高分子兼有化学法和微生物法的优点，它以酶代替化学催化剂，高效率、高选择地催化某一化学反应，催化条件温和，克服了微生物法代谢产物复杂、产物难分离的缺点。第五十九页，本课件共有63页(5)(5)脂肪酶在净化污水方面的应用脂肪酶在净化污水方面的应用废水中的有毒物质十分复杂，有的废水（尤其是工业和油泄漏造成的废水）常含有脂肪，可用脂肪酶水解以达到净化的目的。用脂肪酶及其他酶类处理废水有以下优点：可以处理难以生物降解的化合物；高浓度和低浓度废水都适用；操作时PH、温度、盐度范围都很广泛；不因物质的聚集而减慢处理速度；处理过程控制简单；不造成二次污染等。而运用固定化酶技术可以提高处理效率，并且利于回收再利用。第六十页，本课件共有63页(6)(6)研究与应用现状研究与应用现状脂肪酶在环保及其他领域中的应用有其优越性。然而目前由于商业酶成本较高，而国内研究开发脂肪酶还属于起步阶段，大大限制了脂肪酶的广泛应用。当前的脂肪酶并不能满足所有的工业需求，因此从特殊生境中发掘新型微生物脂肪酶，是近年来脂肪酶催化领域的热点。同时提高脂肪酶生产菌性能，通过酶的修饰及固定化等技术提高脂肪酶活性和利用率，研究开发脂肪酶生产菌新品种，也是目前国内外研究的主要方向和打破脂肪酶应用局限的主要途径。我国在基因工程、蛋白质工程等方面已开展了改造酶、开发新酶的研究，生物传感器的研究也取得了一定进展。利用酶制作的生物传感器在环境监测中的应用越来越广泛，酶在废物处理及资源化的过程中正发挥着重要作用，利用基因工程和蛋白质工程扩展酶的代谢途径，是治理难降解有毒污染物的重要方法。酶工程技术将在环境保护方面起到越来越重要的作用。第六十一页，本课件共有63页 我国在基因工程、蛋白质工程等方面已开展了改造酶、开发新酶的研究，生物传感器的研究也取得了一 定进展。利用酶制作的生物传感器在环境监测中的应 用越来越广泛，酶在废物处理及资源化过程中正发挥 着重要作用，利用基因工程和蛋白质工程扩展酶的代 谢途径是治理难 降解有毒污染物的重要方法。酶工 程技术将在环境保护方面起到越来越重要的作用。第六十二页，本课件共有63页感谢大家观看第六十三页，本课件共有63页