生物催化劑講課課件 王海波 演示文稿課件

1、生物催化劑主講人：王海波化學(xué)工程402012160037 相對于一般催化劑而言生物催化劑是天然來源的催化劑，它通常以完整細(xì)胞、游離酶或細(xì)胞壁的形式使用，并且已經(jīng)有上百年的歷史。自20世紀(jì)80年代以來，伴隨著生物技術(shù)的巨大進(jìn)步及化學(xué)工業(yè)所面臨的新問題，人們認(rèn)識到這種天然催化劑用于非天然有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化的巨大潛力，因而，作為一個新興領(lǐng)域受到廣泛重視。生物催化被認(rèn)為是催化技術(shù)發(fā)展的趨勢，一段時間以來掀起了淘金熱般的吹捧，預(yù)示著不可估量的發(fā)展前景。目錄1.生物催化劑的概述2.生物催化劑的特征3.生物催化劑的作用原理4.生物催化劑的應(yīng)用5.生物催化劑的制備與篩選6.市場現(xiàn)狀及前景7.結(jié)語及展望1.2 認(rèn)識

2、過程 1896年 buchner 證明酶的存在 1926年 sumner 證明酶的化學(xué)本質(zhì)屬于蛋白質(zhì) 1944年 pouling 發(fā)展了酶催化的過渡態(tài)互補(bǔ)理論 1978年 分子生物學(xué)的發(fā)展 促使 酶的分子設(shè)計 20世紀(jì)80年代 發(fā)現(xiàn)了由RNA組成的酶 酶的分子屬性進(jìn)一步擴(kuò)展。 R酶 核糖類酶 P酶 蛋白類酶1.3 來源 目前，少數(shù)生物催化劑是從動物肝臟或植物中提取的，多數(shù)來自于微生物細(xì)胞。除真核生物和單細(xì)胞酵母外，原核微生物是生物催化劑的主要來源。由于原核微生物(細(xì)菌和古生菌)是地球上出現(xiàn)最早和數(shù)量最多的生命形態(tài)，經(jīng)歷了漫長的演變后，許多微生物為適應(yīng)“惡劣”環(huán)境而具有了非常高的耐受性，從而可從

3、中得到大量高性能的生物催化劑?，F(xiàn)在，雖然微生物培養(yǎng)也有其局限性，如很多生物體用當(dāng)前技術(shù)還無法進(jìn)行培養(yǎng)，但通過微生物培養(yǎng)來獲得生物催化劑仍是最普通和最有效的方法。這是因為微生物培養(yǎng)能加速生物體的新陳代謝而增加其數(shù)量，為以后的高通量篩選提供了有利條件。1.4 酶的命名法習(xí)慣命名法：一般采用底物加反應(yīng)類型而命名。 如乳酸脫氫酶、磷酸己糖異構(gòu)酶。水解酶類則只用底物名，可省去反應(yīng)類型， 如蛋白酶、核酸酶、蔗糖酶等。有時在底物名前冠以酶的來源，如胃蛋白酶、 胰蛋白酶等。 系統(tǒng)命名法.酶的習(xí)慣命名比較混亂，為改變這種狀況1961年國際酶學(xué)委員會給酶規(guī)定了系統(tǒng)名。.系統(tǒng)名是由酶催化的底物名稱加上該酶催化反應(yīng)的

4、性質(zhì)組成。如果是雙底物反應(yīng)，則兩個底物都要列出，中間用一個“：”冒號分開。.例如生物催化中常用的脂肪酶是一個習(xí)慣名，它催化甘油三酯的水解反應(yīng)，因此它的系統(tǒng)名是甘油三酯：水水解酶，若底物之一為水可略去不寫,故脂肪酶的系統(tǒng)名為甘油三酯水解酶。2.1 專一性酶的最大優(yōu)勢在于其無與倫比的選擇性，這種高度的選擇性通常用專一性來表述，指的是一種酶在一定條件下只能催化一種或一類結(jié)構(gòu)相似的底物進(jìn)行某種類型反應(yīng)的特性。根據(jù)專一性嚴(yán)格程度劃分：（1）絕對專一性（2）相對專一性 具體表現(xiàn)為： 鍵專一性 基團(tuán)專一性 區(qū)域?qū)Ｒ恍裕?）立體專一性（酶催化的最重要特征） 根據(jù)具體情況可分為： 對映體專一性 幾何專一性 前手

5、性專一性2.3 缺點（1）不穩(wěn)定 這是生物催化劑最大的缺點 溫度 PH 界面作用 共價作用（2）對于特定的反應(yīng)，適應(yīng)的生物催化劑數(shù)量不多 理論上 幾乎都可以 實際上 4000 能商業(yè)獲得的就只有百余種（3）發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)的周期太長 10-20年 3. 作為生物催化劑的酶產(chǎn)生于活細(xì)胞的生命過程，其催化功能與構(gòu)成它的酶蛋白質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，在適宜的人工環(huán)境下可以發(fā)揮期望的催化功能。 3.1 酶的分子結(jié)構(gòu)？ 酶的一級結(jié)構(gòu)酶蛋白是由20種氨基酸殘基組成的生物大分子。氨基酸間通過脫水形成酰胺鍵，在蛋白質(zhì)化學(xué)中又稱肽鍵。肽鍵將氨基酸連接形成長鏈聚合物稱為多肽鏈，鏈中的氨基酸稱為殘基。不同的蛋白質(zhì)具有不同的

6、氨基酸組成和排列順序。蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸殘基的組成和排列順序稱為蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。酶的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)主鏈骨架上原子在空間的排列稱為二級結(jié)構(gòu)。二級結(jié)構(gòu)主要有： 螺旋和折疊兩種主要的構(gòu)象形式。 氫鍵是維持二級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要作用力。酶的三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈上所有原子的空間排列，即單鏈多肽蛋白質(zhì)的立體構(gòu)象。穩(wěn)定蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的主要作用力有氫鍵、 疏水鍵和二硫鍵等。酶蛋白中每條完整的肽鏈被稱為亞基。 3.2 結(jié)構(gòu)特點與催化功能 酶的分子結(jié)構(gòu)是催化功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，酶蛋白之所以異于非酶蛋白，各種酶之所以有催化活性和專一性，都是出于其分子結(jié)構(gòu)的特殊性。 酶蛋白分子上具有與催化有關(guān)的特定區(qū)

7、域，稱之為活性部位或活性中心。酶的活性中心具有特殊空間構(gòu)型，包括兩類基團(tuán) 催化基團(tuán)：促使底物發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，形成產(chǎn)物 結(jié)合基團(tuán)：與底物結(jié)合，形成共價鍵或配位鍵 多個催化基團(tuán)和多個結(jié)合基團(tuán)協(xié)同作用，決定了酶催化的高活性和專一性 構(gòu)成酶活性中心的各活性基團(tuán)在一級結(jié)構(gòu)中可能相距很遠(yuǎn)，甚至在一條肽鏈上，但由于肽鏈的盤旋和折疊，使彼此在空間結(jié)構(gòu)上很靠近，從而形成具有特殊空間結(jié)構(gòu)的活性區(qū)域 酶蛋白的一級結(jié)構(gòu)一般無催化活性，只有二、三、四級結(jié)構(gòu)才有催化活性結(jié)合點的定向效應(yīng)：使底物分子間或底物各基團(tuán)間彼此靠近，形成合適的空間結(jié)構(gòu)基團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)：通常各個基團(tuán)分別發(fā)揮不同的催化作用，進(jìn)行多個基元反應(yīng)微環(huán)境效應(yīng)：酶的

8、活性中心處在不同的微環(huán)境中，受到微環(huán)境中的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)影響中間物的誘導(dǎo)效應(yīng)：當(dāng)酶和底物結(jié)合時，酶蛋白產(chǎn)生扭曲變形，使底物活化，降低反應(yīng)活化能如圖所示Vmax=K2E0Ks=K-1+K2/K14.2 應(yīng)用實例介紹（1）兩種氧化酶可單獨或順序作用于D-葡萄糖，可高收益得到三種有用的D-葡萄糖衍生物（2）食品用生物酶 在食品工業(yè)中可以用來降低粘度、提高抽濾效率(或分離效率)、增香、實現(xiàn)生物轉(zhuǎn)化等。在這些應(yīng)用方面也同樣推廣著固定酶技術(shù)，目前世界上規(guī)模最大的固定酶工藝就是用固定化葡萄糖異構(gòu)酶以葡萄糖為原料生產(chǎn)果糖糖漿。 具體方法是將葡萄糖異構(gòu)酶固定在二乙胺乙基纖維素上，異構(gòu)化條件是溫度為20，PH

9、為69。這種固定酶的活力可達(dá)90 ，并且如果酶的活性降低可加入新酶使之再生。（3）人工細(xì)胞、人工器官 利用微囊化技術(shù), 將酶等生物大分子固定在02 一3um 的半透膜內(nèi), 形成人工細(xì)胞。由于薄膜的隔離, 囊內(nèi)的酶分子不與囊外的免疫球蛋白接觸, 也不受水解酶的破壞, 這樣制成的含有一種酶的人工細(xì)胞就是第一代人工細(xì)胞。利用這種脈酶微囊即脈酶的人工細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化動物血中的尿為氨, 再用固定化的吸附劑除去氨, 這就是最簡單的人工腎。 用上述微囊法制成的含有多酶系統(tǒng)的微囊即是第二代人工細(xì)胞, 若把脈酶、谷氨酸脫氫酶、醇轉(zhuǎn)氨酶等共同固定在微囊內(nèi), 那么尿素和氨的代謝就可以在這種微囊的作用下周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)這種

10、人工腎就更進(jìn)了一步。另外據(jù)報導(dǎo)用微囊化的胰島細(xì)胞植入誘發(fā)糖尿病的大鼠體內(nèi)可以控制血糖水平治療糖尿病, 機(jī)體的排斥反應(yīng)可以避免。（4）對5-甲基-5-芐氧基-羰基-l，3-二氧-2-酮的均聚及其與TMC共聚 Bisht和AL-Azemi對5-甲基-5-芐氧基-羰基-l，3-二氧-2-酮的均聚及其與TMC共聚的化學(xué)及酶合成條件進(jìn)行了比較，并對酶及反應(yīng)條件作了優(yōu)化TMC與5-甲基-5-芐氧基-羰基-1，3-二氧-2-酮共聚，產(chǎn)生具有不同組分的隨機(jī)共聚物脂肪酶用作催化劑，聚合物產(chǎn)率在任何情況下都很高（5）青霉素?；冈?2內(nèi)酰胺類抗生素生產(chǎn)中的應(yīng)用 -2內(nèi)酰胺類抗生素主要由6-氨基青霉烷酸(6-APA

11、) 或者氨基去乙酰氧基頭孢霉烷酸(7-ADCA) 衍生合成。目前世界上6-APA 和7-ADCA 的年產(chǎn)量分別是8000噸和600噸。但直到最近,這兩種中間體一直由青霉素G通過化學(xué)脫?；ㄖ苽?。在該工藝中,青霉素G的羧基首先需硅烷化以進(jìn)行保護(hù),隨后進(jìn)行選擇性脫羧,最后除去保護(hù)基團(tuán)(以6-APA 為例說明,R=H 或OH)。該方法需要化學(xué)計量的硅烷化試劑,氯化磷, N , N二甲基苯胺和大量的二氯甲烷; 而且,反應(yīng)在-40中進(jìn)行。 相比之下,青霉素G酰化酶催化的脫?；磻?yīng)在室溫水溶液中進(jìn)行,無須引入保護(hù)和去保護(hù)步驟。而且,通過反應(yīng)工程的研究和酶固定化,青霉素G?；复呋?-APA 與氨基酯或氨基

12、酰胺進(jìn)行?；磻?yīng)可合成眾多的半合成-2內(nèi)酰胺類抗生素,如青霉素,阿莫西林,頭孢克洛,頭孢氨芐和頭孢羥氨等。類似的方法也可應(yīng)用于7-ADCA 及其衍生抗生素的合成。（6）L-賴氨酸的生產(chǎn) 氨基酸是食品、藥物、化妝品的重要原料, 用化學(xué)方法合成的氨基酸皆為D，L -氨基酸的消旋混合物。作為藥用的氨基酸只有L一異構(gòu)體具有生理活性, 為了得到純的異構(gòu)體, 就必須對消旋的混合物進(jìn)行光學(xué)拆分, 以前用化學(xué)方法拆分成本高效率低, 現(xiàn)在可以用固定酶的方法拆分, 將氨基酸混合通過固定化的酞化氨基酸水解酶柱式反應(yīng)器, 可將混合物轉(zhuǎn)化為L-異構(gòu)體, 收率可達(dá)80 % L-賴氨酸是一種生物體必須的氨基酸, 目前利用固

13、定酶, 已可以從合成的化工原料環(huán)已烷開始生產(chǎn)L-賴氨酸方法是：首先將環(huán)已烷轉(zhuǎn)化成D.L-a 氨基-已內(nèi)酞胺。將L-a 氨基-已內(nèi)酞胺水解酶和a -氨基-已內(nèi)酞胺消旋酶以離子鍵方式固定在纖維素上。將這兩種固定酶同時作用于D，L-a-氨基-已內(nèi)酰胺。L-a-氨基-已內(nèi)酞胺水解成L -賴氨酸, 剩下的D -a -氨基-已內(nèi)酸胺又消旋為D , L 一消旋體, 再水解為賴氨酸, 這種方法收率兒乎達(dá)100%（7）石油餾分生物脫硫（8）印染用生物酶 生物酶在紡織工業(yè)中的應(yīng)用，最初是將僅淀粉酶應(yīng)用于棉織物的退漿工藝，后來發(fā)展到纖維素酶應(yīng)用于牛仔布水洗和生物拋光工藝，如今又發(fā)展到果膠酶的生物精練技術(shù)，雙氧水酶的

14、催化分解技術(shù)，蛋白酶在蠶絲和羊毛纖維上的應(yīng)用等。目前在紡織加工中使用較廣泛的酶制劑主要是纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶、果膠酶、脂肪酶、過氧化酶、漆酶、葡萄糖氧化酶八類。在紡織品精加工中開發(fā)生物酶的新用途，開發(fā)低能耗的生物酶凈洗劑，在紡織加工中采用各種生物酶處理以取代粗放式、高能耗、重污染的化學(xué)處理工藝，是國外助劑行業(yè)和印染加工行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢。 目前國內(nèi)各印染廠采用較多的有丹麥諾維信公司和美國杰能科公司生產(chǎn)的淀粉酶、纖維素酶、雙氧水酶、蛋白酶和堿性果膠酶等。國內(nèi)也有不少化工企業(yè)研制開發(fā)了部分生物酶品種，如上海永光化工貿(mào)易公司開發(fā)的SKD系列煮練酶偽基因改性生物復(fù)合酶制劑)，可適用于不同類型紡織品

15、的前處理領(lǐng)域；上海市紡織科學(xué)研究院研制開發(fā)的生物酶制劑清棉師Sco-lase100T由生物復(fù)合酶和螯合分散劑復(fù)合而成。但總的看來，國內(nèi)品種單一，應(yīng)用效果不夠理想。4.3 應(yīng)用的化學(xué)反應(yīng)（1）水解反應(yīng)（2）還原反應(yīng)（3）氧化反應(yīng)（4）加成反應(yīng)（5）轉(zhuǎn)移反應(yīng)（6）異構(gòu)反應(yīng)特殊反應(yīng)實例：（1）生物催化劑應(yīng)用于取代反應(yīng) 許多酶都可以用來催化丙氨酸、絲氨酸、半胱氨酸衍生物 b一碳上的取代反應(yīng)以及蛋氨酸等化合物r一碳上的取代反應(yīng) 。 如O一乙?；z氨酸在酶的作用下，發(fā)生b一碳原子上的取代反應(yīng)，得到L一半胱氨酸 ，再如，L一半胱氮酸與L一高絲氮酸反應(yīng)，在酶的作用下， r一碳上的羥基被取代，生成L一胱硫醚 ：

16、（2）生物催化劑應(yīng)用于加成與消除反應(yīng) 一 碳碳雙鍵的加成 H-EHogberg及P Berglund等人系統(tǒng)地研究了碳碳雙鍵在酵母粉下的加成反應(yīng) 二 碳氧雙鍵的加成 醛縮合酶可以催化羥醛縮合反應(yīng)。在這一類酶中，以果糖一1，6一二磷醛縮酶(FDPA)在有機(jī)合成中的應(yīng)用研究最為深入。舉例來說，在二羥基丙酮與2一羥基丙醛的反應(yīng)中，以果糖一1，6-二磷醛縮酶催化，得到Furaneol （3） 生物催化劑應(yīng)用于酯的合成及水解反應(yīng) 一 酯的合成 酯的合成常用羧酸和醇作原料，例如Pseudomomasfragi的脂肪酶經(jīng)PEG修飾后能溶于苯中，可在25有效催化萜烯醇香料(香茅醇、香葉醇、金合歡醇、植醇)和短

17、鏈羧酸(25碳酸)的酯化反應(yīng)，產(chǎn)率8095，酶也可以完成單脂肪酸甘油酯的合成以及促進(jìn)內(nèi)酯的合成 等。另外酯交換反應(yīng)也是制備酯的一個重要方法，當(dāng)采用此法合成新酯時，也可以用酶作催化劑。 二 酯的水解反應(yīng) 由于酯在酸性或堿性條件下水解，都可能引起碳架的改變，得到副產(chǎn)物。而酶催化的水解反應(yīng)，條件溫和，不會影響碳架結(jié)構(gòu)，因此酯的水解反應(yīng)用酶來催化顯得尤為重要。例如在酸性或堿性條件下水解環(huán)丙醇乙酸酯，都會發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，生成丙醛和一個羥醛縮合產(chǎn)物，而用豬肝酯酶作催化劑，在pH為75的條件下水解才得到環(huán)丙醇。（4）生物催化劑應(yīng)用于酰胺和肽的合成 酶催化反應(yīng)在青霉索和頭孢菌素的酰胺鍵生成中，起著極為重要的作用

18、。例如在酶的作用下，7一氨基去乙酰氧基頭孢菌素酸(7一ADAc)和D一苯基甘氮酸可以轉(zhuǎn)變?yōu)轭^孢菌素。當(dāng)?shù)孜锓肿雍卸喾N不同反應(yīng)能力的官能團(tuán)時，若想得到單一的目標(biāo)產(chǎn)物選用酶作催化劑是最佳的，例如天冬門酰胺的合成 （5） 生物催化劑應(yīng)用于氧化和還原反應(yīng) 一 氧化反應(yīng) 酶催化的氧化反應(yīng)包括醇氧化、醛氧化以及酮氧化成酯的反應(yīng)。如伯醇與仲醇的氧化一般采用醇脫氫酶，馬肝脫氫酶(HLAD)就是其中之一；新型 環(huán)糊精衍生物催化糠醛制糠酸 ；環(huán)己酮氧化成環(huán)己內(nèi)酯；酶還可以用來催化脫氫氧化反應(yīng)，CHCH鍵的脫氫反應(yīng)，用微生物細(xì)胞將烯烴轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)氧化物 ，氨基酸的氧化反應(yīng)，氮、硫、硒等原子的氧化反應(yīng)等。 二 醛和酮的

19、還原反應(yīng) 除甲醛之外，所有醛都是沒手性的。因此在酶催化下，醛還原得到a- 碳為手性的伯醇。例如 a一甲基苯丙醛在酵母粉的作用下可還原成伯醇 酮的生物催化還原也是一類重要的反應(yīng)，而且還原產(chǎn)物通常具有光學(xué)活性。4.4 關(guān)于仿生酶及其催化的研究 化學(xué)模擬生物酶催化： 結(jié)構(gòu)性模擬 功能性模擬 仿生酶催化的關(guān)鍵技術(shù)： 確定生物酶及其活性中心的結(jié)構(gòu) 確定催化作用機(jī)理 化學(xué)模擬合成方法及技巧 仿生酶催化的主要內(nèi)容： 酶的局部結(jié)構(gòu)、功能的模擬 金屬酶的模擬高分子金屬催化劑仿生酶最典型的例子是化學(xué)模擬生物固氮 工業(yè)鐵催化劑（350400）的合成氨數(shù)量占化肥產(chǎn)量的大部分，而常溫常壓下每年生物固定成氨的數(shù)量是工業(yè)合

20、成氨的三倍 研究表明，固氮酶主要由鉬鐵蛋白和鐵蛋白組成，鉬鐵蛋白含有催化活性中心，鐵蛋白則起電子載體的作用，盡管含Mo-Fe-S的固氮酶與工業(yè)鐵催化劑的化學(xué)性質(zhì)很不相同，但氨合成機(jī)理，即NN三鍵活化和加氫成氨仍有相同之處 研究比較酶與非酶固氮成氨催化劑的活性中心和作用機(jī)理，將有助于解釋過渡金屬或原子簇配合物的配位與催化作用的密切關(guān)系，并為溫和條件下工業(yè)固氮成氨催化劑的設(shè)計開發(fā)提供有用的信息 目前已開發(fā)出釕羰基配合物、多金屬中心負(fù)載型氨合成催化劑，活性提高，反應(yīng)溫度降低（250），突破了近一個世紀(jì)的鐵催化劑時代，但由于生產(chǎn)成本以及性價比的關(guān)系，在一定時期內(nèi)，熔鐵仍是氨合成的主要催化劑。盡管幾代科

21、學(xué)家都為化學(xué)模擬生物固氮付出了不懈的努力，但距離人工合成出真正由實用價值的固氮酶化學(xué)模擬催化劑還有相當(dāng)長的路要走5.1 制備方法 酶，不受氣候和地理條件限制，一般酶的制備成本很高 酶可從生物界提取，目前工業(yè)上大多采用微生物發(fā)酵法制取 酶的分離提純與一般蛋白質(zhì)的分離提純方法相似 選擇性吸附、沉淀、鹽析、凝膠過濾 絕大多數(shù)酶都是水溶性的，酶催化反應(yīng)在水介質(zhì)中間歇操作 反應(yīng)后需要將酶分離與回收再利用 將酶有效地用于工業(yè)化生產(chǎn)時，需要解決兩個問題： 1、提高穩(wěn)定性 2、易于回收循環(huán)使用（關(guān)鍵）優(yōu)良菌種的要求5.2 固定化（固載） 與一般催化劑相比，酶的穩(wěn)定性太差，在熱、酸堿和有機(jī)溶劑等環(huán)境下容易變質(zhì)失

22、活，因此需要對酶進(jìn)行改性。例如，在工業(yè)化運(yùn)用過程中，提高酶的熱穩(wěn)定性尤為重要，因為提高反應(yīng)溫度有利于加快反應(yīng)速度、縮短工時、降低成本. 酶的固載有利于：提高酶的穩(wěn)定性，反復(fù)利用，循環(huán)操作 物理吸附：載體與酶結(jié)合力弱，酶結(jié)構(gòu)和活性中心不易破壞， 但吸附量小，酶易脫落 偶聯(lián)合：載體與酶之間化學(xué)交聯(lián)，酶與載體結(jié)合力強(qiáng)，但易影 響酶分子的結(jié)構(gòu) 截留法：將酶截留在膜上制成膜反應(yīng)器 包埋法：酶包在高分子凝膠或半透膜微膠囊中 交聯(lián)法：利用交聯(lián)劑將酶分子聚集成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)5.3 篩選 生物催化劑的廣泛應(yīng)用有賴于對大量生物分子的有效篩選和檢驗。不同菌株和不同酶的催化專一性、活力及穩(wěn)定性有很大差異，因此有關(guān)菌種分離、

23、篩選、選育等工作不可缺少。在實際工作中，要擴(kuò)大生物催化劑的應(yīng)用必須解決生物催化中的一些典型困難和操作上的限制，如溫度、pH值、產(chǎn)物抑制、反應(yīng)速度及處理的物料濃度等。要解決這些問題必須以保持催化劑的高效選擇性和特異性為前提。在生物催化劑的篩選中已打破傳統(tǒng)方法 ，當(dāng)前，將生物誘變技術(shù)和高通篩選技術(shù)相結(jié)合是獲得理想生物催化劑的有效方法。 6.1 市場現(xiàn)狀 Staathof報道中提到目前有134種工業(yè)級生物轉(zhuǎn)化，其中水解酶（44%）和氧化還原酶（30%）在工業(yè)生物催化應(yīng)用中占主導(dǎo)地位；生物催化的平均效率為：產(chǎn)物濃度：100g/l，得率：69.5%。目前， 用在精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)上的生物催化劑市場不超過20

24、00-2500萬美元，僅為藕制荊總市場的5，生物催化劑市場的很大部分是壟斷或半壟斷的。這些催化劑常被提供給某個獨家用戶。例如，意大利的Do Bi-Sclavo公司就專為該國的Recordati公司生產(chǎn)能拆分DL一對羥苯基甘氨酸的乙內(nèi)酰脲酶系統(tǒng)。 相對于酶制劑工業(yè)的其它部分，生物催化劑產(chǎn)品的銷售極為零散， 幾乎還沒有某種生物催化劑產(chǎn)品的市場超過100萬美元的。只有B-內(nèi)酰胺酶類(如青霉素或頭孢菌素酰胺酶)是個突出的例外， 其市場約為800l000萬美元，占生物催化劑市場的50% 。6.2 前景 進(jìn)入90年代以來，毒副作用小，生物利用度高的手性藥物（光學(xué)藥物）發(fā)展速度極其迅速，市場年銷售額已超過百億美元。與此同時，生產(chǎn)手性藥物必不可少的生物催化劑即工業(yè)酶制劑的生產(chǎn)也迅速崛起，成為一項充滿活力的新興高科技產(chǎn)業(yè)。在市場需求的推動下，品種繁多的新型生物催化劑品種也運(yùn)應(yīng)面生。其中，氨轉(zhuǎn)移酶、亮氨酸脫氨酶、青霉素?；浮⒘字?、氨化酶、氨多肽酶、固定化大腸桿菌、氧化脫鹵素酶、乙酰脲酶、蛋白酶、熱解酶等新型生物催化劑，已投入工業(yè)化批量生產(chǎn)并大量用于生產(chǎn)從抗生素到氨基酸、手性胺等一系列重要原料藥產(chǎn)品。 全