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第48章 酶工程的发展

最原始的酶工程要追溯到人类的游牧时代。那时候的牧民已经会把牛奶制成奶酪,以便于储存。他们从长期的实践中摸索出一套制奶酪的经验,其中关键的一点是要使用少量小牛犊的胃液。用现代的眼光看,那就是在使用凝乳酶。

此后,在开发使用酶的早期,人们使用的酶也多半来自动物的脏器和植物的器官。例如,从猪的胰脏中取得胰蛋白酶来软化皮革;从木瓜的汁液中取得木瓜蛋白酶来防止啤酒混浊;用大麦麦芽的多种酶来酿造啤酒,等等。然而,随着酶的开发和应用的扩展,这些从动植物中取得的酶已经远远不能满足人们的需要了。人们把眼光转向了微生物。

微生物是发酵工程的主力军。在发酵工程里,微生物之所以有那么大的神通,能迅速地把一种物质转化为另一种物质,正是因为它们体内拥有神奇的酶,正是那些酶在大显神通。说到底,发酵作用也就是酶的作用。

微生物种类繁多,繁殖奇快。要发展酶工程,微生物自然是人们获取酶、生产酶的巨大宝库、巨大资源。事实上,目前酶工程中涉及到的酶绝大部分来自于微生物。

所谓酶工程,可以分为两部分。一部分是如何生产酶,一部分是如何应用酶。用微生物来生产酶,是酶工程的半壁江山。

酶的生产要解决一系列的技术问题,包括:挑选和培育生产酶的微生物(要求繁殖快、安全、酶容易分离、符合应用条件);确定适合的培养条件和培养方式;大幅度地提高酶的产量;将生产出来的酶进行分离提纯,提高酶的纯度,等等。

经过各国科学家的不懈努力,这些技术问题都迎刃而解,酶的生产水平不断提高,为酶的应用提供了坚实的基础。

通过基因重组来改造产酶的微生物,建立优良的生产酶的体系,被认为是最新一代的酶工程(第四代酶工程)。这是酶工程与基因工程的结合点。基因工程被称为生物工程的灵魂,在这里又一次展现了它的惊人之处。

除了酶的生产之外,近些年来,酶工程又出现了一个新的热门课题,那就是人工合成新酶,也就是人工酶。这是因为,人们发现光从微生物里提取酶仍不能满足日益增长的需求,需要另辟新路。

人工酶是化学合成的具有与天然酶相似功能的催化物质。它可以是蛋白质,也可以是比较简单的大分子物质。合成人工酶的要求是很高的,它要求人们弄清楚:酶是如何进行催化,关键是哪几个部位在起作用,这些关键部位有什么特点……最终,对人工酶还有另一层要求,那就是简单、经济。

有人已经合成了一个由34个氨基酸组成的大分子,这个大分子具有跟核糖核酸酶一样的催化作用。然而,人们仍然嫌它太复杂,继续寻找更简单、更稳定、更小的人工酶,寻找在生产上比天然酶经济得多的人工酶。

尽管人工酶的效益尚不明显,然而从事人工酶研究的队伍却日益壮大。也许,在不久的将来,人工酶在酶工程的生产领域里将正式取得一席之地,而且地位不断上升,甚至压倒天然酶。

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