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1、1,酶在工业上的应用,费巧瑛（20125112） 蒋瑶翰（20125115） 李仕涛（20125119） 孙春红（20125127）,2,酶的工业化应用,一 、酶制剂常用品种 二、 酶制剂在淀粉糖工业中的应用 三、 酶制剂在酿造工业中的应用 四、 酶制剂在燃料工业中的应用 五、 酶制剂在饲料工业中应用 六、 酶制剂在洗涤工业中的应用 七、 纺织、皮革、造纸工业中的应用 八、 酶制剂在医疗工业中的应用,3,酶制剂常用品种,4,一-淀粉酶,1.耐高温-淀粉酶 2.高效耐高温-淀粉酶 3.洗涤剂-淀粉酶 4.中温-淀粉酶,5,二糖化酶,1葡萄糖糖化酶 2高效糖化酶 3强效糖化酶 4新型液体糖化酶,6
2、,其他品种,三-淀粉酶 四普鲁兰酶 五转苷酶 六果胶酶 七蛋白酶 八木聚糖酶 九脂肪酶 十纤维素酶,点击返回,7,酶制剂在淀粉糖工业中的应用,一淀粉糖的发展 二酶制剂在葡萄糖生产中的应用,8,淀粉糖工业,利用含淀粉的粮食、薯类等为原料，经过酸法、酸酶法或酶法制取的糖，包括麦芽糖、葡萄糖、果葡糖浆等，统称淀粉糖。 淀粉糖在我国有悠久的历史，在公元500多年的齐民要术中就提到糖，而且详细地描述了用大米制糖方法。,9,结晶葡萄糖、全糖等生产工艺,葡萄糖是淀粉完全水解的产物，由于生产工艺的不同，所得葡萄糖产品的纯度也不同，一般可分为结晶葡萄糖和全糖两类。 结晶葡萄糖纯度较高，主要用于医药、试剂、食品等
3、行业。 工业上生产的葡萄糖产品还有“全糖”，为省掉结晶工序由酶法得到的糖浆直接制成的产品。 酶法所得淀粉糖化液的纯度高，甜味纯正，经喷雾干燥直接制成颗粒状全糖，或浓缩后凝固成块状，再粉碎制成粉末状全糖。 这种产品质量虽逊于结晶葡萄糖，但生产工艺简单，成本较低，在食品、发酵、化工、纺织等行业应用也十分广泛。,10,葡萄糖的生产因糖化方法不同在工艺和产品方面都存在差别。 酶法糖化所得淀粉糖化液的纯度高，除适于生产含水一葡萄糖、无水一葡萄糖、无水一结晶葡萄糖以外，也适于生产全糖。 酸法糖化所得淀粉糖化液的纯度较低，只适于生产含水-葡萄糖，需要重新溶解含水一葡萄糖，用所得糖化液精制后生产无水一葡萄糖或
4、一葡萄糖。用酸法糖化制得的全糖，因质量差，甜味不纯，不适于食品工业用。,11,酸法糖化产生复合糖类多，结晶后复合糖类存在于母液中，一般是再用酸水解一次，将复合糖类转变成葡萄糖，再结晶。 酶法糖化基本避免了复合反应，不需要再糖化。酶法糖化液结晶以后所剩母液的纯度高，甜味纯正，适于食品工业应用， 但酸法母液的纯度差，甜味不正，只能当做废糖蜜处理。,12,工艺流程 酸法生产含水a一葡萄糖的工艺流程 酸 淀粉乳 糖化 中和 精制 蒸发 浓糖浆 冷却结晶 分蜜 洗糖 干燥过筛 含水-葡萄糖 酸法葡萄糖生产工艺流程： 蒸发结晶分蜜干燥无水a一葡萄糖 液化酶 糖化酶 蒸发结晶分蜜干燥无水一葡萄糖 冷却结晶分
5、蜜干燥无水a一葡萄糖 淀粉乳 液化 糖化精制浓缩浓缩浆 凝固 粉碎 干燥 全 - 糖 结晶 喷雾干燥 全糖,13,结晶葡萄糖主要生产工序包括糖化、精制、结晶，其中结晶工艺较为复杂，而糖化、精制工艺和全糖生产类似，本文主要介绍酶法生产全糖的工艺过程。 (1)调浆 淀粉乳含量为3035，调节pH值到6265，以10 ug添加量加入高温一淀粉酶。 (2)液化采用喷射液化法 一级喷射液化，105，进入层流罐保温3060 min； 二级喷射液化，125135，汽液分离，如碘色反应未达棕色，可补加少量中温一淀粉酶，进行二次液化。 (3)糖化液化液冷却至60，调pH值45，按50100 ug加入糖化酶进行糖
6、化，保温，定时搅拌，时间一般为2448 h，当DE值97时，即可结束糖化。如欲得到DE值更高的产品，可在糖化时加少量普鲁蓝酶。 (4)过滤升温灭酶，同时使糖化液中蛋白质凝结。过滤，最好加少量硅藻土作为助滤剂。 (5)脱色 加1 活性炭脱色，80搅拌保温30 min，过滤。 (6)离子交换采用阳一阴离子交换树脂对糖液进行离子交换，如最终产品要求不高，可省去此道工序。 (7)浓缩采用真空浓缩锅浓缩至固形物7580(如用于喷雾干燥，浓缩至4565即可)。 (8)凝固 将糖液冷却到4050C，放人混合桶，加入相当于糖浆总量1左右的葡萄糖粉作为结晶的晶种，搅拌冷却至30，放人马口铁制成的长方形浅盘中，静
7、置结块，即得工业生产用全糖块。也可将糖块粉碎，过2040目筛，再干燥至水分小于9，即为粉状成品。,14,制糖流程,大米浸泡水洗磨浆调浆（加入淀粉酶）液化压滤糖化（加入糖化酶）升温压滤精制浓缩 a.液体糖浆 b.葡萄糖异构酶异构化精制浓缩果葡糖浆 c.结晶离心分离干燥结晶葡萄糖,点击返回,15,酶制剂在酿造工业中的应用技术,16,酶制剂在酿造工业中的应用技术,一酶解技术在啤酒酿造过程中的应用 二酶解技术在果酒酿造过程中的应用 三酶解技术在酱油酿造过程中的应用 四酶解技术在食醋酿造过程中的应用,17,一酶解技术在啤酒酿造过程中的应用,传统方法将谷物转化成啤酒的酶来自麦芽，如果麦芽汁中酶活性变化或过
8、低可能导致一系列质量问题：提取率低，麦汁分离时间长，发酵慢，啤酒的口味及稳定性差。 工业酶可用来补充麦芽天然含有的酶，用辅料(玉米、小麦、大米等淀粉类原料)和大麦酿造啤酒时分别加入- 淀粉酶、- 葡聚糖酶及蛋白酶可确保酿造质量。,18,啤酒酿造过程包括大麦的发芽及随后麦芽汁的制备和发酵。麦芽制造主要依靠种子萌发，种子萌发开始于种子内、-淀粉酶和葡聚糖酶的活化以及种子内储藏物的水解，这些与萌发相关的生化酶只有在最适合的条件下、并且要协同作用才能生产出高质量的麦芽。通常情况下，由于不同的栽培作物、不良的耕作方式和季节变更等原因，使得作物中这些与种子萌发密切相关的内切-葡聚糖酶等生化酶活性很低，导致
9、一些酿酒厂只能使用质量低劣的麦芽进行啤酒酿造，影响了啤酒的质量和效益。,19,将纤维素酶应用于啤酒工业的麦芽生产中，可显著增加麦粒溶解性，明显缩短发芽时间。 在啤酒酿造过程中，谷物皮壳中含有的木聚糖、戊聚糖等半纤维素和麦芽中释放出的 -葡聚糖，常常造成麦汁黏度的增加以及啤酒的后浑浊，将半纤维素酶与-葡聚糖酶配合使用可以有效减少糖化液中-葡萄糖的含量，改进过滤性能，并且能够避免沉淀的产生，使麦汁的透明度明显提高，显著改善啤酒的品质。,20,啤酒生产流程1,21,酶解技术在果酒酿造过程中的应用,在木瓜果酒酿造过程中，加入适当比例的纤维素酶和果胶酶的复合酶液后，木瓜汁的出汁率明显提高，营养物质更加丰
10、富，成品酒的酒质澄清透明，无悬浮物和沉淀物等杂质，口味更加宜人,22,葡萄酒的酿造具有十分悠久的历史，葡萄酒需要从葡萄里抽提出葡萄汁并且用酵母使果汁发酵。将纤维素酶应用于葡萄酒酿造，可以明显提高葡萄汁的发酵效率，并且能够增加葡萄酒的香味，提高葡萄酒的质量和稳定性。,23,在黑莓酒酿造过程中，将黑莓破碎后利用 半纤维素酶、纤维素酶和果胶酶等进行生 物酶解，经过灭酶、澄清处理后，再用脱 臭酒精浸制或酵母菌发酵，然后通 过酯化、冷处理、过滤、调配等 一系列工艺，所酿造出的各种黑 莓果酒均具有果香浓郁、清澈明 亮、营养丰富、口味纯正等特点。 加入纤维素酶还可以显著提高出汁 率，缩短酿造周期，从而提高了
11、设 备利用率，降低了果酒酿造的成本。,24,酶解技术在酿造酱油过程中的应用,酱油的天然酿造过程中需要加入淀粉酶、蛋白酶等多种酶，如果在入池发酵时同时加入一定量的纤维素酶，则可以使大豆等原料的细胞膜的膨胀、软化和破坏都更加充分，从而使包藏在细胞中的蛋白质、碳水化合物等成分充分释放。纤维素酶的加入显著缩短了酿造时间，提高了产率，在提高酱油浓度、改善酱油质量方面也有明显的促进作用，所得的成品酱油色泽较好，无需另外加入糖色。,25,在固态无盐酱油发酵过程中，加入适量的纤维素酶，能将包裹蛋白质的纤维素充分分解，进一步加强了蛋白质的裸露状态，便于蛋白酶更加完全地分解蛋白质，使酱油收得率、发酵速度、酱油风味
12、和质量都得到明显提高酱油大生产中的试验结果表明，当添加比例为0.1%时，酱油成品中全氮、氨基酸态氮、总酸、还原糖、无盐固形物含量等均有明显增加，并且风味也明显好于未加纤维素酶的产品。,26,酶解技术在酿造食醋过程中的应用,在食醋酿造过程中加入适量纤维素酶与糖化酶的混合物，同样可明显提高原料利用率和食醋的出品率。 在固体倒缸醋（添加糖化酶和活性干酵母）的酿造过程中，添加0.1%的乾氏曲霉纤维素酶，试验醋的感官和理化指标优于对照组，其产量提高了4.6%，当乾氏曲霉纤维素酶的添加量为0.2%时，试验醋的感官和理化指标明显优于对 照组，其产量则提高了l5.7%。,27,采用固态醋酸发酵生产工艺对纤维素
13、酶在食醋酿造方面的应用进行了系统研究，结果表明，当纤维素酶的加入量为10mol/min50mol/min时，食醋产量可以提高0.25kg1.38kg，主料的出品率提高幅度为5.1%27.2%。 在糖化阶段和发酵阶段，随着纤维素酶活量的逐渐加大，酒精含量也相应增加，由于醋酸是醋酸菌转化酒精而来，所以酒精度越高，产酸量也就越高，相应的食醋产量也会增加。,28,但是，当酶的加入量达到50mol/min时，酒精度的增加则变得十分缓慢。在醋酸发酵期间，酸度随着纤维素酶量的加大呈梯度上升，说明加入纤维素酶可以使底物的分解速度加快，促进醋酸的生成。 在香菇醋的酿造过程中，加入纤维素酶后也得到了类似的效果。,
14、29,30,点击返回,31,酶在燃料工业中的应用,酶在生物质转化为燃料酒精中的应用,32,酶在燃料工业中的应用,燃料工业中的酶 纤维素酶 应用酶水解技术处理生物质所制造的燃料酒精可以部分替代石油 ,生物质还可以被进一步转化成其他的化学产品及生物化学品。预处理过程和纤维素酶成本的降低 ,纤维素酶效率的提高是生产生物质酒精及其他化学产品的关键。,33,酶在燃料工业中的应用,生物燃料电池（biofuel cell）：利用酶或者微生物组织作为催化剂，将燃料的化学能转化为电能的发电装置。 酶生物燃料电池：先将酶从生物体系中提取出来，然后利用其活性在阳极催化燃料分子氧化，同时加速阴极氧的还原；,34,生物
15、燃料电池,酶生物燃料电池,微生物燃料电池和酶燃料电池的比较 parameter 微生物燃料电池 酶燃料电池 催化剂 微生物 酶 使用寿命 长 短 氧化能力 完全氧化 不完全氧化 能量浓度 低 高 成本 高 低 膜表面分离器 需要 不需要,35,酶在燃料工业中的应用,2.生物燃料电池的特点： 原料来源广泛； 操作条件温和； 生物相容性好； 生物燃料电池 结构比较简单,36,生物燃料电池,酶燃料电池的工作原理,燃料 氧气 氧化产物 水 酶修饰阳极 酶修饰阴极 聚合物 电解液 膜 或 液体 电解液,37,生物燃料电池,生物酶燃料电池的最新研究进展 其中一个最重大的进展，就是生物燃料电池的生物阳极和生物阴极使用了新的技术，用直接电子转移取代了以前的间接电子转移。 直接传递的好处在于使电子直接从催化剂传递到电极，中间使用传递媒介的这一问题得到解决。无介体酶生物燃料电池采用导电聚合物作为酶固定材料 第二关键是延长固定化酶的活性时间。酶是蛋白质，在缓冲液当中的寿命时间是八小时到两天，尽管固定在电极表面的酶的寿命可以延长到7到20天。近来，通过把酶封装在胶束聚合物中，可以使其活性延长到一年以上，这个胶束为酶提供了合适的PH还有生物可容性的环境，防止其变性,38,酶生物燃料电池的关键问题-效率 三个技术难点 1：生物燃
