酶制剂简介
文章来源： 日期：2011-03-14
1. 什么是酶，它有什么特点？
酶--源于希腊语，意为"在酵母中"。它是一种由活细胞产生的生物催化剂，化学本质是蛋白质。生物体内的各种生化反应，几乎都是在酶的催化作用下进行。它参与生物体内的大部分化学反应，使新陈代谢有序的进行下去。因此，酶是生命活动的产物，又是生命活动必不可缺的物质。
酶的特点主要是：
（1）高效性—参与生化反应所需的能量很少，且反应速度非常快；
（2）作用条件温和—在常温常压下，并在一定的酸碱度范围内；
（3）专一性—只对特定底物起特定反应。
实际应用中，多酶系的产品作用效果要好于单一酶，因此多数应用都是以复合酶为主。
2．酶包括那些类别？
酶的类别主要有：氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、合成酶类。
啤酒工业中所涉及的主要酶类是：水解酶类和氧化还原酶类。常使用的如 耐高温α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、糖化酶、葡萄糖氧化酶等。
3．酶可应用于哪些领域？
酶可应用于很多领域，主要为食品工业、淀粉工业、纺织工业、化妆品、洗涤剂工业、发酵工业、动物营养(饲料酶)、造纸工业、炼制石油（脱硫）和医药工业。使用酶可改进这些行业产品的加工工艺,降低生产成本,提高产品性能。
4．酶制剂生产分为哪几个步骤？
酶的制备一般包括三个基本步骤，即提取、纯化和结晶（或制剂）。首先将所需要的酶从原料中引入溶液，此时不可避免地要夹带着一些杂质，而后再将酶从溶液中有选择地分离出来，或者从酶溶液中有选择地除去杂质，最后制成纯净的酶制剂。
5．提取酶的方法有哪些？
胞外酶可以直接进行提取分离；胞内游离存在的"离酶"以及与颗粒体（如细胞核、线粒体、微粒体、质膜）结合的"结酶"都有一个破碎细胞过程，"结酶"还有一个转变成水溶液的问题。因此对酶类的提取要采用多种方法，常用的细胞破碎法如下：
机械法：如绞碎、刨碎、匀浆、研磨、挤压或超声波等。研磨时还可加入细砂、石英粉、氧化铝等以利于细胞破碎。
化学法：用盐、碱、表面活性剂、EDTA、丙酮和正丁醇等可使细胞破碎、颗粒体结构解体，从而把酶释放出来。例如常将胰脏用数倍量的丙酮处理2～3次，制成丙酮粉供多种酶的提取用；用胆酸盐处理膜结构上的脂蛋白和"结酶"，使两者形成复合物，并带上静电荷，由于电荷之间的排斥作用，使膜破裂，达到溶解。
酶解法：用组织自溶或用溶菌酶、脱氧核糖核酸酶、磷脂酶等降解细胞膜结构，然后再进行提取。但应知道组织自溶法对某些酶的提取是不利的，如胰蛋白是以酶原形式纯化后再激活成胰蛋白酶的，若用自溶法提取，酶原已转成酶，纯化就很困难。而用纯的工具酶降解法是无此缺点，但成本较高。
冻融法：采用反复冷冻与融化时细胞中形成了冰晶及剩余液体中盐浓度的增高可以使细胞破裂。
酶的提取溶剂可以用水、一定浓度的乙醇、乙二醇、丁醇和稀盐溶液、缓冲溶液等；也可以用稀碱或稀酸溶液，如用稀硫酸提取胰蛋白酶，用稀盐酸提取胃蛋白酶。溶剂用量一般为原料重量的1～5倍。搅拌可加速提取，但转速不宜太快，否则会产生泡沫而难以过滤或使酶变性。多数酶的提取要在5℃以下操作，但有的酶在较高温度下提取更好，如胃蛋白酶在45℃提取收率较高，一般可在一5～＋40℃间适当选择。提取液的pH应在酶的稳定pH范围内，并应远离其等电点的pH为宜，如蛋白酶选用pH 2．5～3.0，胰蛋白酶和α一糜蛋白酶则用0．25 N硫酸提取。若在中性或碱性提取时，最常用的是0．15 mol/L氯化钠、0.02～0．05mol/L磷酸缓冲液、0．02-0.05 mol/L焦磷酸缓冲液。正丁醇的亲脂性强，能透入酶的脂质结合物中，又兼有亲水性，有类似表面活性剂的作用，适用于提取"结酶"。
为了减少提取液体积，可用多段逆流提取或柱型抽提法。液渣分离可用过滤法(如板框压滤、旋转真空过滤)或离心法。过滤时可加硅藻土、纸浆等为助滤剂。离心时可加入氢氧化铝凝胶、磷酸钙凝胶等以除去悬浮的胶体物质。
6．如何制取浓缩酶液？
提取的酶液为减少纯化操作容积，通常先进行浓缩。工业上可用真空减压浓缩、薄膜浓缩、冷冻浓缩和逆向渗透作用进行浓缩。对于少量酶液下述方法浓缩更合适：
用葡聚糖凝胶（分子筛）浓缩：取相当于酶液量1/5的干葡聚糖凝胶G15或G25，分次加入酶液中，搅拌30 min，使凝胶吸水膨胀，进行吸滤。经重复数次操作即可在短时间内把酶液浓缩至所需的体积。也可将酶液装于透析袋内，埋入干凝胶中，袋内酶液也可得到浓缩。
用聚乙二醇浓缩：将稀酶液装入透析袋内，袋外复以聚乙二醇，袋内水份被袋外的聚乙二醇所吸收，在短时间内可以达到浓缩的目的，得到所需的浓酶液。
用超滤法浓缩：超滤技术在其可筛分范围内分离酶分子时不发生"相态"变化，可以避免酶蛋白变性，且分离速度快，所以愈来愈被广泛采用。各种不同孔径的超滤膜，适用于实验室规模及一定工业规模的酶液浓缩。如国产二醋酸纤维素制成10～200埃孔径的超滤膜，用于实验室规模固氮酶液的脱盐和浓缩，效果良好。
7．酶的生产中通常用什么方法去除杂质？
酶提取液中常含有杂蛋白、多糖、脂类及核酸等杂质，可用下述方法去除：
调PH和加热法：利用蛋白质对酸、碱和热变性方面性质的差异，可去除非活性杂蛋白。如制备脂肪酶时，在pH 3-4时以400℃温度加热150 min，淀粉酶活力可丧失90%而被除去，而脂肪酶活力仍保持80％以上。
蛋白质表面变性法：蛋白质表面变性后其性质有所不同，借以去除杂蛋白。如制备过氧化氢酶时，加入氯仿和乙醇进行振荡可以将杂蛋白变性而去除。
蛋白质沉淀剂法：利用醋酸铝、利凡诺、单宁酸、离子型表面活性剂等蛋白质沉淀剂可以去除杂蛋白及粘多糖类杂质。使用时要注意这类试剂常可引起酶变性失活，因此应迅速除去。
选择性变性法：各种蛋白质对变性剂的稳定性不同，可以用选择性变性剂去除杂蛋白。如细胞色素丙对三氯醋酸较稳定，所以在制备时可用2．5%三氯醋酸使其它杂蛋白变性使沉淀除去。
加保护剂热变性法：酶与底物或竞争性抑制剂结合后，其稳定性常显著增加。所以常用它们为保护剂，再用一些剧烈手段破坏杂蛋白，如用D-甲基苯甲酸作为D-氨基酸氧化酶的保护剂，经加热除去杂蛋白，使该酶得到很好的提纯。
核酸沉淀剂法：酶液中的核酸类杂质，可以用氯化锰、鱼精蛋白硫酸盐等沉淀剂使其沉淀而除去。必要时，也可用核糖核酸酶将核酸降解后除去。
酶--源于希腊语，意为"在酵母中"。它是一种由活细胞产生的生物催化剂，化学本质是蛋白质。生物体内的各种生化反应，几乎都是在酶的催化作用下进行。它参与生物体内的大部分化学反应，使新陈代谢有序的进行下去。因此，酶是生命活动的产物，又是生命活动必不可缺的物质。
酶的特点主要是：
（1）高效性—参与生化反应所需的能量很少，且反应速度非常快；
（2）作用条件温和—在常温常压下，并在一定的酸碱度范围内；
（3）专一性—只对特定底物起特定反应。
实际应用中，多酶系的产品作用效果要好于单一酶，因此多数应用都是以复合酶为主。
2．酶包括那些类别？
酶的类别主要有：氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、合成酶类。
啤酒工业中所涉及的主要酶类是：水解酶类和氧化还原酶类。常使用的如 耐高温α-淀粉酶、β-葡聚糖酶、糖化酶、葡萄糖氧化酶等。
3．酶可应用于哪些领域？
酶可应用于很多领域，主要为食品工业、淀粉工业、纺织工业、化妆品、洗涤剂工业、发酵工业、动物营养(饲料酶)、造纸工业、炼制石油（脱硫）和医药工业。使用酶可改进这些行业产品的加工工艺,降低生产成本,提高产品性能。
4．酶制剂生产分为哪几个步骤？
酶的制备一般包括三个基本步骤，即提取、纯化和结晶（或制剂）。首先将所需要的酶从原料中引入溶液，此时不可避免地要夹带着一些杂质，而后再将酶从溶液中有选择地分离出来，或者从酶溶液中有选择地除去杂质，最后制成纯净的酶制剂。
5．提取酶的方法有哪些？
胞外酶可以直接进行提取分离；胞内游离存在的"离酶"以及与颗粒体（如细胞核、线粒体、微粒体、质膜）结合的"结酶"都有一个破碎细胞过程，"结酶"还有一个转变成水溶液的问题。因此对酶类的提取要采用多种方法，常用的细胞破碎法如下：
机械法：如绞碎、刨碎、匀浆、研磨、挤压或超声波等。研磨时还可加入细砂、石英粉、氧化铝等以利于细胞破碎。
化学法：用盐、碱、表面活性剂、EDTA、丙酮和正丁醇等可使细胞破碎、颗粒体结构解体，从而把酶释放出来。例如常将胰脏用数倍量的丙酮处理2～3次，制成丙酮粉供多种酶的提取用；用胆酸盐处理膜结构上的脂蛋白和"结酶"，使两者形成复合物，并带上静电荷，由于电荷之间的排斥作用，使膜破裂，达到溶解。
酶解法：用组织自溶或用溶菌酶、脱氧核糖核酸酶、磷脂酶等降解细胞膜结构，然后再进行提取。但应知道组织自溶法对某些酶的提取是不利的，如胰蛋白是以酶原形式纯化后再激活成胰蛋白酶的，若用自溶法提取，酶原已转成酶，纯化就很困难。而用纯的工具酶降解法是无此缺点，但成本较高。
冻融法：采用反复冷冻与融化时细胞中形成了冰晶及剩余液体中盐浓度的增高可以使细胞破裂。
酶的提取溶剂可以用水、一定浓度的乙醇、乙二醇、丁醇和稀盐溶液、缓冲溶液等；也可以用稀碱或稀酸溶液，如用稀硫酸提取胰蛋白酶，用稀盐酸提取胃蛋白酶。溶剂用量一般为原料重量的1～5倍。搅拌可加速提取，但转速不宜太快，否则会产生泡沫而难以过滤或使酶变性。多数酶的提取要在5℃以下操作，但有的酶在较高温度下提取更好，如胃蛋白酶在45℃提取收率较高，一般可在一5～＋40℃间适当选择。提取液的pH应在酶的稳定pH范围内，并应远离其等电点的pH为宜，如蛋白酶选用pH 2．5～3.0，胰蛋白酶和α一糜蛋白酶则用0．25 N硫酸提取。若在中性或碱性提取时，最常用的是0．15 mol/L氯化钠、0.02～0．05mol/L磷酸缓冲液、0．02-0.05 mol/L焦磷酸缓冲液。正丁醇的亲脂性强，能透入酶的脂质结合物中，又兼有亲水性，有类似表面活性剂的作用，适用于提取"结酶"。
为了减少提取液体积，可用多段逆流提取或柱型抽提法。液渣分离可用过滤法(如板框压滤、旋转真空过滤)或离心法。过滤时可加硅藻土、纸浆等为助滤剂。离心时可加入氢氧化铝凝胶、磷酸钙凝胶等以除去悬浮的胶体物质。
6．如何制取浓缩酶液？
提取的酶液为减少纯化操作容积，通常先进行浓缩。工业上可用真空减压浓缩、薄膜浓缩、冷冻浓缩和逆向渗透作用进行浓缩。对于少量酶液下述方法浓缩更合适：
用葡聚糖凝胶（分子筛）浓缩：取相当于酶液量1/5的干葡聚糖凝胶G15或G25，分次加入酶液中，搅拌30 min，使凝胶吸水膨胀，进行吸滤。经重复数次操作即可在短时间内把酶液浓缩至所需的体积。也可将酶液装于透析袋内，埋入干凝胶中，袋内酶液也可得到浓缩。
用聚乙二醇浓缩：将稀酶液装入透析袋内，袋外复以聚乙二醇，袋内水份被袋外的聚乙二醇所吸收，在短时间内可以达到浓缩的目的，得到所需的浓酶液。
用超滤法浓缩：超滤技术在其可筛分范围内分离酶分子时不发生"相态"变化，可以避免酶蛋白变性，且分离速度快，所以愈来愈被广泛采用。各种不同孔径的超滤膜，适用于实验室规模及一定工业规模的酶液浓缩。如国产二醋酸纤维素制成10～200埃孔径的超滤膜，用于实验室规模固氮酶液的脱盐和浓缩，效果良好。
7．酶的生产中通常用什么方法去除杂质？
酶提取液中常含有杂蛋白、多糖、脂类及核酸等杂质，可用下述方法去除：
调PH和加热法：利用蛋白质对酸、碱和热变性方面性质的差异，可去除非活性杂蛋白。如制备脂肪酶时，在pH 3-4时以400℃温度加热150 min，淀粉酶活力可丧失90%而被除去，而脂肪酶活力仍保持80％以上。
蛋白质表面变性法：蛋白质表面变性后其性质有所不同，借以去除杂蛋白。如制备过氧化氢酶时，加入氯仿和乙醇进行振荡可以将杂蛋白变性而去除。
蛋白质沉淀剂法：利用醋酸铝、利凡诺、单宁酸、离子型表面活性剂等蛋白质沉淀剂可以去除杂蛋白及粘多糖类杂质。使用时要注意这类试剂常可引起酶变性失活，因此应迅速除去。
选择性变性法：各种蛋白质对变性剂的稳定性不同，可以用选择性变性剂去除杂蛋白。如细胞色素丙对三氯醋酸较稳定，所以在制备时可用2．5%三氯醋酸使其它杂蛋白变性使沉淀除去。
加保护剂热变性法：酶与底物或竞争性抑制剂结合后，其稳定性常显著增加。所以常用它们为保护剂，再用一些剧烈手段破坏杂蛋白，如用D-甲基苯甲酸作为D-氨基酸氧化酶的保护剂，经加热除去杂蛋白，使该酶得到很好的提纯。
核酸沉淀剂法：酶液中的核酸类杂质，可以用氯化锰、鱼精蛋白硫酸盐等沉淀剂使其沉淀而除去。必要时，也可用核糖核酸酶将核酸降解后除去。
