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6.1.2 酶制剂工业的发展历史

2023-02-14

随着人们对酶的分离纯化研究的深入,酶逐渐作为商品被应用到生产中。早在1874 年,丹麦就已经出现了出售凝乳酶的商品广告。1894年,高峰让吉首先用米曲霉固态培 养法生产“他卡”淀粉酶(Taka-amylase)作为消化剂。1908年,Rohm利用胰酶鞣制皮 革,还用于洗涤剂中。1911年,Wallerstein利用木瓜蛋白酶防止啤酒浑浊。1917年,法国 Boidin与Effront首创以枯草杆菌生产淀粉酶,在纺织工业上用作退浆剂。

第二次世界大战后,随着抗菌素工业的发展,1949年,日本开始采用深层培养法生产 细菌α-淀粉酶,微生物酶制剂的生产进入了大规模工业化的阶段。由于酶的工业提纯 技术的进步和α-淀粉酶、蛋白酶的广泛应用,果胶酶、转化酶、葡萄糖氧化酶等也相继进 行工业化生产,1959年酶法生产葡萄糖又获成功,迎来了酶制剂工业的大发展。此后又 相继发展了脂肪酶、微生物凝乳酶、柚苷酶、磷酸二酯酶生产5′-核苷酸,天冬氨酸酶生 产天冬氨酸等等。近十几年来,随着酶的应用技术的发展,先后又开拓了用于制造6-氨 基青霉素烷酸(6-APA)的青霉素酰胺酶、用于DL-氨基酸拆分的氨基酰化酶、分解α- 1,6-葡萄糖苷键的异淀粉酶、利用微生物葡萄糖异构酶生产异构糖、利用蜜二糖酶增加 甜菜糖的收率、治疗白血病的天冬酰胺酶、利用β-酪氨酸酶生产L-多巴(DOPA)等等。

20世纪60年代以来,酶制剂领域崛起一支新军——固定化酶。它是人们模拟体内 酶的作用方式(体内酶大多数是结合在膜类物质上进行催化反应的),将酶进行一定的改 造(固定化),使之更符合人们需要的新型酶制剂。虽然早在1916年Nelson和Griffin发 现蔗糖酶结合于骨炭末上仍具有原酶活力,但未引起人们的注意。20世纪60年代以前, 固定化酶的研究报告也没有超过10篇。由于Katchlski的努力,才将固定化酶推上了迅 速发展的阶段。在理论研究上,固定化酶可以作为探讨酶在体内作用的模型,在实际应用 上,可使生产工艺自动化和连续化,提高了酶的利用率。尤其在节约能源、开发和利用自 然资源及免除公害等方面,有着巨大的潜力,因而一进入20世纪70年代,各国科学家对 固定化酶给以广泛地注意和积极地研究。这些年来,不仅固定化酶的有关文章和专刊逐 年急剧增加,而且已有几种固定化酶获得了工业化规模的应用。例如,利用固定化氨基酰 化酶生产L-氨基酸、固定化青霉素酰化酶生产6-氨基青霉烷酸、固定化葡萄糖异构酶 生产高果糖浆,以及应用固定化细胞生产L-天冬氨酸和L-苹果酸,固定化乳糖酶处理 乳清等。

我国的酶制剂工业是在解放后逐渐发展起来的。20世纪50年代初,一些科研单位 对微生物淀粉酶、蛋白酶的生产与应用作了探索。在酒精、酱油等发酵研究的基础上,转 向酶制剂的生产和应用的研究,先后对下列的研究如米曲霉α-淀粉酶的制造,细菌α- 淀粉酶用于棉布退浆与酒精生产,霉菌蛋白酶用于蛋白胨制造,皮革工业上用于脱毛,细 菌蛋白酶用于胶卷和丝绸脱胶等等,都取得了一定成果。1965年原轻工业部在无锡投资 建设酶制剂厂,开始商品生产细菌淀粉酶。1966年枯草杆菌1.398中性蛋白酶投产。 1969年浙江省投资建设温州发酵化工厂,生产栖土曲霉3.942蛋白酶。此后,我国酶制 剂的生产与应用日见普遍,应用范围也日益扩大,全国已经研究或生产了60多种酶,除工 业上用途广泛的淀粉酶、糖化酶和蛋白酶已大量生产外,葡萄糖异构酶亦将占有重要的地 位。此外,在脂肪酶、纤维素酶、葡萄糖氧化酶、异淀粉酶等的研究上亦取得良好成效。青 霉素酰胺酶、天冬酰胺酶、链激酶、尿激酶、溶菌酶以及谷氨酸脱羧酶等各种试剂和医用结 晶酶都有了生产。为了提高酶制剂的利用效果,我国还广泛开展了各种酶的固定化技术, 在葡萄糖异构酶、氨基酰化酶、天冬酰胺酶、5′-磷酸二酯酶等等的固定化技术均取得良 好的进展。