『壹』 馬海樂的學術
主持國家863計劃、國家自然科學基金、國家科技支撐計劃子項、公益性行業科技、省部級課題等各類科研項目50餘項,其中在研課題10項(國家級5項、部省級4項、市廳級1項)。
在研科研項目如下:
1. 國家863計劃課題:高生物利用度蛋白制備關鍵技術研究與開發(2013AA100203),主持
2. 國家自然科學基金:蛋白質掃頻超聲預處理促進其酶解反應的機理及控制機制研究(31071502),主持
3. 國家自然科學基金:脈沖強磁場作用下食源性致病菌細胞凋亡及其生物學窗效應發生機制研究(31271966),主持
4. 國家公益性行業(農業)科技專項:長江流域等三區域稻穀儲藏技術設施研究與示範(201003077),主持
5. 國家公益性行業(農業)科技專項「大宗糧食加工副產物綜合利用技術研究與示範」子課題:麥胚油提取和麥胚多肽制備關鍵技術研究與示範(201303071),主要參加
6. 國家科技支撐計劃「功能性肽產品的創制與應用」子課題:油脂餅粕功能性肽產品高效創制與應用(2013BAD10B03),主要參加
7. 國家科技支撐計劃「珍稀真菌高值利用技術研究與產品開發」子項:桑黃菌的超聲輔助發酵技術及裝備(2012BAD36B05),主要參加
8. 江蘇省國際科技合作計劃:高品質稻穀紅外輻照殺蟲防霉技術及裝備開發(SEZ201200380),主要參加
9. 江蘇省蘇北科技發展計劃:大蒜混菌固態發酵技術研究及其產品開發(BN2012042),主要參加
10. 江蘇省科技支撐計劃——農業部分:大蒜降血壓功能因子超聲酶法制備關鍵技術研究(BE2012393),主要參加
11. 江蘇省國際科技合作計劃:高品質稻穀紅外輻照殺蟲防霉技術及裝備開發(SEZ201200380),主要參加
12. 江蘇省蘇北科技發展計劃:超聲波輔助制備芝麻降血壓肽關鍵技術的開發(BC2012421),主要參加
13.江蘇省高校自然科學研究重大項目:多頻順序超聲強化蛋白酶解反應及其機制研究(12KJA550001),主持
14.江蘇省農業科技自主創新資金:大蒜活性因子制備關鍵技術及裝備研製(CX(12)3084),主持 10項成果獲得省部級科技進步一、二、三等獎,1項成果獲得中國技術市場協會金橋獎優秀項目獎;1門課程獲得國家精品課程。
獲獎的科研項目如下:
1. 農產品加工多模式超聲波系列設備創制及其應用研究,2013年獲中國機械工業科學技術獎一等獎,排名第一
2. 功能多肽酶法高效制備關鍵技術研究及其超聲輔助酶解裝備創制,2013年獲高等學校科學技術進步獎二等獎,排名第一
3. 蜂膠功能因子超臨界CO2萃取技術的產業化研究,2009年獲第四屆中國技術市場協會金橋獎優秀項目獎,排名第一
4. 蜂膠有效成分超臨界CO2萃取及其產品的功能學評價研究,2005年獲江蘇省科技進步二等獎,排名第一
5. 天然VE的超臨界CO2萃取與濃縮的試驗研究,2003年獲江蘇省科技進步三等獎,排名第一
6. 螺旋藻酶解技術及其應用研究,2001年獲江蘇省科技進步三等獎,排名第一
7. 小麥胚芽有效成分的超臨界CO2萃取與利用,1999年獲國家機械工業科技進步三等獎,排名第一
8. 食品功能因子的超臨界CO2萃取及技術集成,2007年獲中國輕工業聯合會科技優秀獎,排名第一
9. 農產品品質無損檢測技術的研究及應用,2006年獲國家機械工業科技進步一等獎,排名第五
10. 農產品品質的無損檢測新技術及裝備研究開發,2006年獲中國輕工業聯合會科學技術發明獎一等獎,排名第五
11. 多信息融合農畜產品品質無損檢測技術研究及智能識別,2006年獲江蘇省科技進步二等獎,排名第四 1.食品科學與工程專業學生工程能力的提高與國際化視野拓展,2013年獲江蘇省教學成果二等獎,排名第2
2.食品加工機械與設備,2012年獲得國家精品資源共享課,排名第1
3.食品加工機械與設備,2008年獲得國家級精品課程,排名第1
4.食品加工機械與設備,2008年獲得江蘇省精品課程,排名第1
5.強化食品專業學生工程化能力培養的創新與實踐,2007年獲江蘇大學教學成果一等獎,排名第1
6.「創造學」教學與創造教育的實踐,2000年獲江蘇省優秀教學成果二等獎,排名第4
7.食品加工機械與設備,2008年獲江蘇大學一類精品課程,排名第1
8.食品加工機械與設備,2008年獲江蘇大學第四屆多媒體課件競賽二等獎,排名第1
9.食品加工機械與設備,2004年獲江蘇大學校級優秀課程,排名第3 1. 科技部農業科技成果轉化資金項目:玉米多肽制備關鍵技術產業化及多肽飲料的開發(2010GB2C100158),2012年結題,技術主持
2. 科技部國際合作項目:米糠全價利用關鍵技術(2009DFA32000),2012年結題,子課題主持
3. 科技部科技人員服務企業行動計劃:基於蒜素生成控制技術的蒜片加工及產品開發研究(2009GJC10034),2012年結題,技術主持
4. 高等學校博士學科點專項科研基金:超聲波輻射下蛋白質可酶解性與其分子構象的關系研究(200802990010),2012年結題,排名第一
5. 江蘇省科技成果轉化專項資金:油脂餅粕功能多肽生產關鍵技術及其產品開發(BA2008100),2013年結題驗收,技術主持
6. 江蘇省科技支撐計劃-農業部分:紫菜蛋白多糖多頻脈沖超聲輔助提取技術研究及產品開發(BE2009368-1),2011年結題驗收,排名第一
7. 江蘇省科技支撐計劃-農業部分:麥胚降血壓肽制備關鍵技術的放大及麥胚多肽香醋的開發研究(BE2010384),2012年結題驗收,子課題主持
8. 蘇北科技發展專項資金:蒜氨酸和蒜氨酸酶的雙頻超聲提取與超濾制備技術研究,2012年結題驗收,技術主持
9. 國家863計劃:基於脈沖多頻模式超聲輔助酶解和酶膜耦合的麥胚降血壓肽制備技術研究,2010.11通過驗,排名第一
10. 國家863計劃重點項目「食品高效分離制備技術與設備」子項:高純度功能肽制備集成技術研究,2010.11通過驗收,排名第一
11. 國家863計劃重點項目「食品非熱加工技術與設備」子項:強磁場設備與強磁場技術研究,2010.9通過驗收
12. 國家科技支撐計劃「食用菌功能成分提取分離及高效利用技術」子項:提取設備研製及提取技術研究,2010.11通過驗收
13. 江蘇省農業科技支撐計劃:多功能農產品多頻脈沖超聲精深加工設備的研製與應用研究,正在准備驗收,排名第二
14. 江蘇省普通高校研究生科研創新計劃:超聲波輻照下蛋白質可酶解性與其分子構象的關系研究,2010.7通過驗收
15. 江蘇省國際科技合作計劃:利用米糠制備環保型天然粘合劑的研究,2010年通過驗收
16. 江蘇省富民強縣工程:白蘿卜的綜合利用加工技術,2010年通過驗收
17. 鎮江市國際合作項目:發酵食品糟粕的分級乾式厭氧發酵制備生物能源技術,2010年通過驗收
18. 美國Rice Research Board:RICE UTILIZATION AND PRODUCT DEVELOPMENT-Development of Functional Polypeptides from Rice Protein,2008.12通過驗收,2009.12連續資助通過驗收,第二主持
19. 江蘇省普通高校研究生科研創新計劃:脈沖多頻超聲輔助酶解法制備麥胚降血壓肽技術研究,2008年6月通過驗收
20. 鎮江市工業科技攻關項目:醋糟-動物糞便分級乾式厭氧發酵制備生物氣的研究(GY2007002),2009.12通過驗收,排名第一
21. 鎮江市國際合作項目:基於厭氧分級快速發酵的稻草生物轉化技術(GJ2007010),2009.12通過驗收
22. 鎮江市工業科技攻關:小麥胚芽降血壓肽酶-膜耦合反應技術的研究(GY2006004),2009.12通過驗收
23. 江蘇省農業攻關項目:米糠降血壓肽酶-膜耦合反應技術的研究(BE2005326),2007年教育部技術鑒定,排名第一
24. 江蘇省農業攻關項目:雙低油菜多肽的超聲促進酶解制備技術研究(BE2005336),2007年中國輕工業聯合會技術鑒定,排名第一
25. 江蘇省自然科學基金:小麥胚芽降壓肽結構鑒定、合成及其功能特性研究(BK2004065), 2007年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
26. 江蘇省農業攻關項目:山葯糖蛋白的脈沖超聲輔助提取及其功能特性研究(BE2004346),2006年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
27. 江蘇省高技術研究項目:紫菜降血壓肽制備技術研究(BG2003319),2005年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
28. 江蘇省高技術研究項目:紫菜蛋白與多糖的脈沖超聲輔助萃取技術研究,2005年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
29. 江蘇省農業攻關項目:無花果殘渣中活性物質的提取與利用研究(BE2002336),2005年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
30. 江蘇省自然科學基金:麥胚降壓肽制備技術及其功效研究(BK2004065),2005年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
31. 江蘇省高校「青藍工程」新世紀學科帶頭人基金:高強度脈沖磁場殺菌的試驗研究, 2004年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
32. 江蘇高校高新技術產業化項目:蜂膠有效成分的超臨界CO2萃取及其產品的功能學評價研究(JH01-059),2004年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
33. 江蘇省農業攻關項目:大蒜素微膠囊化與大蒜凍乾粉生產技術的研究(BE2001517),2003年江蘇省科技廳技術驗收,排名第一
34. 江蘇省自然科學基金:天然VE的超臨界CO2萃取與濃縮的試驗研究(BK99112),2002年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
35. 企業委託:系列雞蛋牛奶液體飲料制備技術的研究, 2001年甘肅省科技廳技術鑒定,排名第一
36. 國家教委博士點基金:小麥胚芽中生理活性物質的超臨界流體萃取和精餾機理(97029901), 2001年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
37. 江蘇省科委科技興海項目:超臨界CO2提純魚油中生理活性組分的產業化研究(BL98302),2001年江蘇省科技廳技術鑒定,排名第一
38. 企業委託課題:螺旋藻酶解技術及其應用研究, 2000年江蘇省科委技術鑒定,排名第一
39. 企業委託課題:小麥胚芽有效成分的超臨界CO2萃取與利用, 1998年江蘇省科委技術鑒定,排名第一
40. 企業委託課題:螺旋藻飲料的開發研究, 1998年江蘇省科委技術鑒定,排名第一
41. 陝西省農業機械管理局:5TH-940型花生摘果機的研製, 1987年陝西省農業機械管理局技術鑒定,排名第二
42. 陝西省農業機械管理局:6BH-500型花生剝殼機的試驗與設計, 1987年陝西省農業機械管理局技術鑒定,排名第四
43. 陝西省農業機械管理局:6BH-350型花生剝殼機的試驗與設計, 1986年陝西省農業機械管理局技術鑒定,排名第四 申請發明專利67項、其中32項發明專利授權。
部分授權的發明專利包括:
1. 一種紫菜蛋白質與多糖產品及其超聲輔助提取的方法, ZL200510038533.X,排名第一
2. 一種無花果果渣中抗癌活性部位的提取分離方法, ZL200510038531.0,排名第一
3. 利用酶-膜耦合技術制備紫菜降血壓肽的方法及其用途, ZL200510038532.5,排名第一
4. 一種基於超聲波預處理的紫菜多肽的制備方法, ZL200610097286.5,排名第一
5. 一種麥胚蛋白降壓肽脫鹽工藝, ZL 200610038712.8,排名第一
6. 一種利用超聲波改善小麥胚芽蛋白性能的方法, ZL 200810235769.6,排名第一
7. 基於脈沖超聲波技術的油菜籽蛋白水解肽制備方法及用途, ZL 200810235780.2,排名第一
8. 一種復合澄清果蔬汁飲料產品及制備方法, ZL 200810023407.0,排名第一
9. 具有降血壓功能的玉米黃粉蛋白水解物的制備方法及用途, ZL200810235767.7,排名第一
10. 一種制備葵花籽粕蛋白水解肽的新方法及用途, ZL 200910184593.0,排名第二
11. 連續酶解與超濾分離偶聯制備麥胚蛋白ACE抑制肽的方法, ZL 200910030017.0,排名第一
12. 葡萄籽提取物的雙頻超聲輔助提取方法及作為脂肪酶抑制劑的應用, ZL 201010188415.8,排名第一
13. 一種超聲輔助酶解制備燕麥降血壓肽的方法, ZL 201010188418.1,排名第一
14. 蜂膠超臨界CO2萃取物GC-MS指紋圖譜及構建方法, ZL201010548519.5,排名第一
15. 掃頻模式的脈沖多頻超聲波生物加工裝置、方法及其應用, ZL 200910212707.8,排名第一
16. 表達多活性肽的工程菌及制備混合多肽的方法, ZL 201010546991.5,排名第二
17. 一種馬鈴薯渣資源化開發利用新方法, ZL201010253295.5,排名第一
18. 梯度稀釋補料酶膜耦合反應及用於魚鱗膠原蛋白多肽制備, ZL 201010253292.1,排名第一
19. 芝麻粕與大豆粕聯合生產無鹽復合氨基酸粉的方法, ZL 201010521501.6,排名第二
20. 適用降血壓肽工程菌的培養基, ZL201010547004.3,排名第一
21. 不補料酶解-膜分離耦合制備魚鱗膠原蛋白抗氧化肽的方法, ZL 201010188410.5,排名第一
22. 一種提高蛋白酶利用效率的方法, ZL 200810235768.1,排名第一
23. 一種大蒜蛋白酶解物系列產品及其用途, ZL 200410014936.6,排名第一
24. 超臨界流體萃取復合微波輔助萃取分離蜂膠有效成分的方法, ZL 02 1 37946.7,排名第一
25. 雞蛋豆奶液體飲料, ZL 00 1 12396.3,排名第一
『貳』 德國人不喝純凈水 為什麼
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前言
前幾天看了一個所謂營養專家的視頻,說德國人不喝純凈水,得出的結論是純凈水不好,不能長期飲用,如果長期飲用,會對人體形成酸性體質,會帶走人體內的微量元素等等。
關於「酸性體質」、「帶走微量元素」等問題,前期有文章說了,這里不再談。
今天就講講為什麼德國人不喝純凈水這個問題。
據了解,德國人是很少飲用純凈水的,他們使用的凈水設備大多也是前置過濾器之類的初濾產品,純水機確實用的較少。
現在,我們來分析一下,他們為什麼很少使用純水機?
如果水源保護的很好?
如果自來水廠的出水完全符合國家標准?
如果自來水到各個家庭的水龍頭過程中沒有二次污染?
如果這一系列的過程中都有非常嚴格的監管?
如果所有的水質數據都有獨立第三方來檢測?
那麼,這樣的自來水裡面還會有抗生素、重金屬及各種有害污染物嗎?
既然如此,幹嘛還要使用純水機呢?超濾機也沒有必要呀!
這就是德國很少飲用純凈水的原因,有了可靠干凈的自來水,幹嘛還要去飲用經過深度凈化的純凈水呢?明顯是多此一舉嘛!
所以說,飲用純凈水是在自來水被污染,不能確保飲用安全的情況下的一種無奈的選擇而已。
你想想,飲用純凈水,既要多花錢購買純水機,又不見得比天然沒有受到污染的水更好,直接飲用自來水呢又怕對身體有傷害,兩相比較,結果是,兩害相權取其輕,還是把自來水做個深度處理吧,就是這個道理。
當然,即使是深度處理,也有很多種選擇,比如:微濾、活性炭吸附、超濾、反滲透等,每個人完全可以依據自己對原水水質的判斷和自己對飲用水的要求做出選擇。
這裡面根本就沒有什麼飲用純凈水會對人體有害的說法。
重申一遍,至今為止,還沒有那個國家在飲用水標准及法規層面上明確認為長期飲用純凈水會對人體有害。
推薦老成凈水學堂
作者東林子
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《凈水器營銷實戰課件》
第一課凈水市場的機會入口在哪裡?
一、對凈水市場的三個判斷
1、不溫不火的凈水市場何時爆發?
2、競爭的激烈程度如何?
3、未來屬於誰?
二、廠家和商家的焦慮
1、低價競爭導致產品質量堪憂
2、常規辦法賣凈水器為什麼效果很差?
三、消費者為什麼還在猶豫?
1、內因:對水安全問題認知遠遠不夠
2、外因:沒有遇到可以信任的業務員
四、機會的入口就是做好這三件事
第一件掌握客觀完整的凈水知識
第二件選擇好經營的凈水品牌
第三件營銷需要創新
第二課消費者首先需要什麼?
一、廠家提供的凈水培訓知識有哪些不足?
1、出發點不同有偏向性
2、凈水知識結構不完整沒有說服力
3、定位自己是水專家大錯特錯
二、客觀的水健康知識
1、水源污染、自來水與二次污染
2、水中雜質與水質標准
3、水中污染物對人體的傷害
三、完整的凈水器分類功能大全
1、常見濾芯的種類與特性
2、常見凈水設備的分類與功能
3、全屋凈水
四、消費者問的最多的問題有哪些?如何回答?
1、水太干凈沒有「營養」怎麼辦?
2、把水燒開即可為什麼還要使用凈水器?
3、一直飲用自來水也沒有患上重大疾病呀?
4、純凈水能長期飲用嗎?
5、要喝「弱鹼性水」
6、濾芯何時更換?
五、必須掌握的行業權威信息
1、世衛組織《飲用水水質准則》(第四版)
2、國標《生活飲用水衛生標准》(GB5749-2006)
3、其它相關標准
4、歐美發達國家自來水的現狀
5、行業信息收集與重要水展
附件一:各類型凈水方案模板
附件二:與凈水相關的權威視頻(46個)
第三課入門凈水行業重要的第一步是什麼?
一、凈水品牌的檔次分析
1、專注凈水的品牌與其它品牌沒有可比性
2、凈水器的「十大品牌」你信嗎?
3、進口凈水產品與國內的水質匹配嗎?
4、凈水品牌的檔次劃分
二、經營一個好的品牌比獨家代理重要
1、好產品不多你會選擇嗎?
2、獨家代理與二級代理的利弊分析
第四課超過70%的經銷商會在三年內關門為什麼?
一、你知道凈水器的特殊屬性嗎?
1、凈水器很重要但不緊急
2、凈水器的功效無法通過即時的飲用作出判斷
二、經銷商經營凈水器大多超不過三年為什麼?
1、老的投資觀念:重資產輕運營導致資金很快枯竭
2、舊的銷售模式:「自賣自誇」的銷售辦法沒人信
3、客戶體驗很差:產品使用體驗不好導致沒有回頭客
第五課贏在創新如何超越?
一、凈水器創新營銷從哪裡開始?
1、建立信任:有能力提供專業的服務
2、做好自己:讓消費者主動來找你
二、何為「客觀第三方平台」?
1、消費者了解客觀凈水知識的平台
2、消費者更願意相信無利益相關第三方的評價
三、如何超越?先做好以下三步
第一步:如何確認你經營的產品是否靠譜?
第二步:如何打造凈水人的微信?
第三步:流程再造如何借力外部資源?
第六課還有哪些重要工作必須做好?
一、市場定位:找到產品的核心消費者
1、資源是有限的所以定位要精準
2、外圍消費者大多是被影響的
二、銷售技巧:兩個基本原則
1、溝通要領
第一步:學會傾聽並引導對方提出疑問
第二步:適度解答疑問切記不懂裝懂
第三步:給對方一個保持聯系的理由
2、任何時候都要給客戶兩個以上的選擇
三、團隊建設:什麼樣的制度與機制適合當前的形勢?
1、合夥人比投資人重要
2、不養無用之人員工激勵宜用讓利機制
四、客戶體驗:謹慎制定安裝售後服務規則
1、前期多方溝通告知必須提前
2、運營過程要確定底線虧本免費的事不要做
第七課凈水器銷售最新案例分析
案例一:高端品牌渠道創新2017年銷售額800萬元
案例二:商用凈水租賃模式2017年營業額1700萬元
案例三:銷量最大專注門店營業額連續三年增長60%
案例四:網上銷售2017年實現銷售額550萬元
案例五:失敗案例投資200萬元堅持了三年2017年關門
第八課討論題是否使用凈水器你有自己的看法嗎?
《水的干凈程度與人類壽命的關系》
一、起初,水應當是純凈的
1、水的起源是個謎
2、培養細胞要用純凈水
3、細胞膜中有個「水通道」
4、水很重要水的純凈同樣重要
二、水質與疾病的關系很大
三、安全標准與健康標准
四、兩個傳說
1、《聖經》記載
2、中國古代神話
五、水越干凈壽命越長
『叄』 酶工程 郭勇
酶工程
酶工程是指在一定的生物反應器中,利用酶的生物催化作用,生產出人類所需產品的一門科學技術。作為生物技術重要支柱之一的酶工程真可以說是造福人類,成果喜人。
蔗糖幾乎全部是通過加工甘蔗或甜萊得到的。但是,甘蔗和甜菜的種植范圍都比較有限,因此,蔗糖的產量也就受到了影響。能不能利用澱粉來生產類似蔗糖的物質呢?科學家通過 -澱粉酶、糖化酶和固定化葡萄糖異構化酶,將澱粉轉化成和蔗糖具有同樣甜度的甜味劑——高果糖漿。現在,一些發達國家高果糖漿的年產量已達到幾百萬噸,高果糖漿在許多飲料的製造中已經逐漸替代了蔗糖。
胰島素是胰臟中胰島細胞分泌的一種激素,是由兩條肽鏈組成的一種蛋白質:一條由21個氨基酸組成,稱為A鏈;另一條由30個氨基酸組成,稱為B鏈。胰島素是治療糖尿病的一種常用葯物。由於糖尿病患者很多,胰島素的需要量很大,所以許多糖尿病患者使用的曾是豬的胰島素。但是,豬胰島素與人胰島素在化學結構上有一處差別:豬胰島素B鏈上最後一個氨基酸是丙氨酸,人胰島素B鏈上最後一個氨基酸是蘇氨酸。因此,用豬胰島素治療人的糖尿病,容易使一些患者產生免疫反應。近些年來,科學家們採用酶工程的方法,利用一種專一性極高的酶,切下並移去豬胰島素B鏈上的那個丙氨酸,然後接上一個蘇氨酸。這樣豬的胰島素就魔術般地變成人的胰島素了。
現在,科學家正在研究如何修飾酶的化學結構,以便改善酶的性能;用DNA重組技術大量地生產酶,甚至設計酶的基因,以便人工合成出自然界中沒有的酶來。
酶工程的應用
酶作為一種生物催化劑,已廣泛地應用於輕工業的各個生產領域。近幾十年來,隨著酶工程不斷的技術性突破,在工業、農業、醫葯衛生、能源開發及環境工程等方面的應用越來越廣泛。
—、食品加工中的應用
酶在食品工業中最大的用途是澱粉加工,其次是乳品加工、果汁加工、烘烤食品及啤酒發酵。與之有關的各種酶如澱粉酶、葡萄糖異構酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等占酶制劑市場的一半以上。
目前,幫助和促進食物消化的酶成為食品市場發展的主要方向,包括促進蛋白質消化的酶(菠蘿蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶等),促進纖維素消化的酶(纖維素酶、聚糖酶等),促進乳糖消化的酶(乳糖酶)和促進脂肪消化的酶(脂肪酶、酯酶)等。
二、輕化工業中的應用
酶工程在輕化工業中的用途主要包括:洗滌劑製造(增強去垢能力)、毛皮工業、明膠製造、膠原纖維製造(粘接劑)牙膏和化妝品的生產、造紙、感光材料生產、廢水廢物處理和飼料加工等。
三、醫葯上的應用
重組DNA技術促進了各種有醫療價值的酶的大規模生產。用於臨床的各類酶品種逐漸增加。酶除了用作常規治療外,還可作為醫學工程的某些組成部分而發揮醫療作用。如在體外循環裝置中,利用酶清除血液廢物,防止血栓形成和體內酶控葯物釋放系統等。另外,酶作為臨床體外檢測試劑,可以快速、靈敏、准確地測定體內某些代謝產物,也將是酶在醫療上一個重要的應用。
四、能源開發上趵應用
在全世界開發新型能源的大趨勢下,利用微生物或酶工程技術從生物體中生產燃料也是人們正在探尋的一條新路。例如,利用植物、農作物、林業產物廢物中的纖維素、半纖維素、木質素、澱粉等原料,製造氫、甲烷等氣體燃料以及乙醇和甲醇等液體燃料。另外,在石油資源的開發中,利用微生物作為石油勘探、二次採油、石油精煉等手段也是近年來國內外普遍關注的課題。
五、環境工程上的應用
在科學技術高度發展的同時,環境凈化尤其是工業廢水和生活污水的凈化,作為保護自然的一項措施,具有十分重要的意義。
在現有的廢水凈化方法中,生物凈化常常是成本最低而最可行的。微生物的新陳代謝過程,可以利用廢水中的某些有機物質作為所需的營養來源。因此利用微生物體中酶的作用,可以將廢水中的有機物質轉變成可利用的小分子物質,同時達到凈化廢水的目的。人們利用基因工程技術創造高效菌種,並利用固定化活微生物細胞等方法,在廢水處理及環境保護工作中取得了顯著的成效。
另外,生物感測器的出現為環境監測的連續化和自動化提供了可能,降低了環境監測的成本,加強了環境監督的力度。
分子酶工程學與分析生物技術
分子酶工程學在分析生物技術領域有廣闊的技術發展空間。酶法分析是分析生物技術中的主要內容之一,包括酶試劑盒、酶聯免疫(ELISA)、酶標基因探針、酶感測器等等,已經在臨床診斷、生物工藝過程分析與監控、環境監測、檢疫、生命科學研究等方面逐漸取代傳統的化學分析法。
分析用酶之所以被青睞,歸功於酶分子高度特異性和高催化效率,使微觀生物學反應過程得以放大。然而,天然酶蛋白分子並非完美無缺,它們或太「嬌嫩」,熱穩定性差,容易受抑制,受蛋白酶水解而失活,或催化性能不理想,固定化回收活力低下等等,導致許多分析用酶還未能實際發揮作用。特別具有很多優點的固定化酶分析法和各類酶感測器,並沒有獲得廣泛應用。
如何能夠對酶蛋白實施分子改造,使它們的性能得到改善,是具有挑戰性的課題。化學修飾法曾經是主要的手段,但盲目性比較大,效果常常不理想。分子酶工程學是近年發展起來的新的學科領域,其基礎是結構生物學和生物信息學,尤其是利用蛋白質超分子結構知識,採用基因工程和蛋白質工程手段,對天然酶實施定向改造和體外分子進化,在開發新型、高質量分析酶試劑方面意義重大。
近期在作者實驗室的研究進展,包括:(1)大腸桿菌鹼性磷酸酶的定向改造與分子體外進行;(2)固定化酶空間取向控制的「錨鏈」(anchor―chain)模型;(3)順序酶反應融合蛋白分子系統的構建;(4)免疫酶光開關;(5)增強電子傳遞速率的融合酶分子系統等等。這些研究成果不僅在生物感測、蛋白質晶元和酶標等分析生物技術中有重要應用價值,而且為發展其它的分析酶系統提供了一些新的技術思路和模式方法。
分子酶工程學的研究進展得益於蛋白質結構知識的增長。如今,越來越多的酶的三維結構被解析出來,成為重塑蛋白質分子的依據。然而,在現階段,我們還不具有「設計」蛋白質的能力,這需要更加完備的結構生物學知識。
相對於其它各種功能蛋白質,酶的結構與功能研究還處於幼年期,在分析生物技術中的應用更是較晚,但已經展示出廣闊的發展前景。另外兩個值得關注的方向是抗體工程和抗體酶或催化抗體,它們在分析生物技術中具有潛在的貢獻
工程領域的展望與熱點
隨著人們對酶生物合成、結構與催化分子機理的深入了解和物理化學技術的長足進展,促進了分子酶學與酶工程學的迅猛崛起,使酶工程已成為生物工程的重要角色。事實上是人類認識酶,改造構建新酶和廣泛利用酶的劃時代飛躍,科學技術的發展已不存在純粹的酶工程學概念,此學科在研究內容、手段和目的上與基因工程、蛋白質工程、細胞工程、發酵工程等孿生學科是相互交融的整體生物工程部分,對21世紀酶工程發展的正確導向,進行哲理性的正確科學分析和判斷,探討此領域的研究方向和策劃是很有必要的。
一、微生物酶源是酶工程研究的主源流生物多樣性與人類生存密切相關已為人們所共識,由於微生物的多樣性、傳代生長速度快、培養可控性、生產成本低、易進行基因突變、克隆重組及高效表達等優點,使人類能很快獲得優良的基因工程菌,微生物酶源無疑將會發揮更大的作用和潛力,對動、植物中特殊用途酶轉入微生物和地球各大物種間基因的有效相互轉化、改良物種性能、整合小基因及基因異源性等問題是有待開發、探討的課題。
二、以基因工程和蛋白質工程改造和設計酶是革命性導向
酶結構與功能關系的研究仍然是酶工程研究的基礎和依託核心:改造或設計新酶的成敗基礎在於對天然酶靜態、動態結構與催化機理關系的精確認識,也有賴於對基因模版分子結構與蛋白質合成機制的大量情報,但這兩個問題並未深化,使酶的設計仍存在很大的盲目性、片面性和偶然性,只有對天然酶的功能基因組,酶催化的超分子和構象變化的關系,結構與立體專一性、穩定性、變態性的關系以及多酶體系的定位及高效催化機制有徹底的認識,才能自覺改造和設計出新酶。
基因工程與蛋白質工程構建酶是十分誘人的領域:在30億年生物進化中,只發現了1055種功能蛋白和酶,經計算300個氨基酸可組成不同序列的蛋白質有約10390種,因而在自然界,絕大多數新蛋白或酶仍未產生,有待人類去進行人工定向進化,創造開發新酶類,其中對大量天然蛋白質的DNA測序,建立大量蛋白質功能基因庫,為雜交提供重要信息,通過計算機模擬,從頭設計及合成全新的非天然有用酶已成為可能。此外,利用天然酶的多樣性,通過靶子基因的定點突變噬菌體展示技術,結合化學修飾技術,賦予酶的新結構,新特性,改進酶的催化功能,可使酶制劑工業進入一個嶄新的時代。
三、酶工程熱點———酶法轉化、折分合成手性葯物及精細化合物
酶法合成引入到有機合成領域中帶來了新的機遇和革命,酶法合成的專一性及選擇性較化工合成有明顯的優勢,利用微生物和酶區域、位點、立體的選擇性,如羥化、環氧化、異構化、水解、對映體折分,葯物中間體合成,其中一些反應是化學法難以實現的。進行酶催化的定向調控,可使生物轉化合成效率成倍增加,可改變反應平衡方向。酶法合成生物功能分子,非天然有用物質和功能性高分子材料,應用於化工材料生產,電子工業已成為可能。酶在有機合成中扮演的重要角色是不對稱合成或折分醇、醛、酮、酸、胺、醯胺、氨基酸、抗生素、糖苷酶抑制劑及抗病毒葯物等手性葯物。如:農葯、葯物、香料、殺蟲劑、除蟲劑、昆蟲激素、信息素等。只有特定的手性才具有生物活性,直接關繫到葯理作用,毒副作用,葯效時間及療效等,在有機材料中,如液晶,「靶」性化合物,半導體及導電性功能高分子材料,手性組分決定其物理性能。
水解酶類、氧化還原酶類、裂解酶類、連接合成酶類、異構酶類及轉移酶類均可用於有機合成及手性化合物合成。如脂肪酶可廣泛用於合成各種氨基酸、羧酸、手性醇等。利用酶在非水相中酯化或轉酯化可折分得到光學純的外消旋羧酸及醇手性葯物中間體。蛋白酶用於不可逆的大肽鏈合成。糖基化轉移酶可合成有醫用價值的糖基化蛋白質。大多數醇脫氫酶及羥類固醇脫氫酶催化羥—酮的氧化還原制備葯物、信息素、甾類、三羧酸鉻復合物及合成纖維等。酵母醇脫氫酶主要催化脂肪醇或醛酮氧化還原,馬肝醇脫氫酶對肪肪環烷醇或醛酮專一氧化還原,而甾醇脫氫酶主要催化稠環脂肪醇或醛酮的氧化還原,氧酶合成鏈烯化合物,環化酶合成甾體和萜烯類化合物。
在酶合成具有特色的功能性高分子材料方面,如過氧化物酶催化酚及芳香胺類的聚合反應,這類分子材料剛性增強且有明顯導電性,與金屬離子絡合性,場致發光性及制備為納米材料。酪氨酸酶聚合多巴胺合成有導電性能的聚吡咯薄膜材料用於生物感測器。脂肪酶和鹼性蛋白酶在非水介質中催化羥基羧酸酯自身縮合得到高分子聚酯或聚糖醇。大環內酯常用於合成抗生素中間體,香料添加劑,昆蟲性外激素及植物生長調節因子及液晶類化合物中間體,聚酯可被生物降解,用於控制葯物釋放,包裝材料,消除白色污染。
酶法聚合物在結構、性質和功能上與化學法相比較存在明顯差異,具有化學法無法聚合一些物質的優勢。手性生物合成仍處於探索階段,改進酶催化的選擇性及優化合成工藝路線,相信在近期會取得重大進展。
四、構建新酶———抗體酶、核酶及人工合成酶是一個前沿生長點
構建有別於天然功能酶的新酶類,是酶工程研究的又一前沿領地。
催化抗體(Catalyticantibody)並稱抗體酶(Abzyme)是人們賦予其催化功能的免疫球蛋白,抗體是目前最大的多樣性家族,與抗原有結合部位與酶相似,但無催化活性。酶促催化在於與底物結合產生過渡態,降低能障。人們設想以過渡態類似物作為半抗原用誘導法、拷貝法、插入法、化學修飾法和基因工程法,制備有催化功能的抗體酶,在哺乳動物中已制備了五十多種抗體酶,以及催化羧酸酯水解的分枝酸變位酶,有膽鹼酯酶及過氧化物酶活性的抗體酶,抗體酶的研究可為酶作用機理及過渡態理論提供依據,可以用來設計出專一性強的多肽水解酶去破壞病毒蛋白或清除血管凝血塊的抗體酶或用於吸毒、癌症葯物治療減輕化療副作用,以及制葯工業的對映體折分,但大多數抗體酶催化效率與天然酶仍相差很遠,急需建立抗體基因文庫,用基因克隆突變技術,催化輔因子引入技術,正確選擇過渡態類似物,探討酶結構與功能的分子關系,才能真正獲得有特殊用途的抗體酶。
分子剪接——核酶(Ribozyme)近年來發現RNA也是一種多功能催化劑,稱為核酶,可催化四種類型的RNA自我切割及斷裂反應,RNA還具有催化自身復制功能,這發現打破了只有蛋白質才有催化功能的概念,也提供了先有核酸,後有蛋白質的自然進化證據,是生命進化過程中有信使及催化自身復制功能的最簡單、經濟的RNA原始世界。
我們可設計各種用途的核酶,治療植物及人畜病毒病、遺傳病或癌症。最終目標是構建出一套核酶能在細胞質中高效表達的系統。
人工合成酶(Synzyme)是合成具有催化功能的高聚物分子,目前使用分子印跡和生物印跡技術制備人工酶,原理與抗體酶過渡態理論大致相同,已經初步制備了具有蛋白酶功能,氧化還原酶催化功能的人工酶,人工酶亦可用於手性葯物及化合物的分離純化及生物感測器的分子識別,目前人工酶的催化轉換數仍很低,需要多學科配合,對酶催化分子機理的深入了解,才會有可能在特殊反應中優於天然酶。
酶學與酶工程的研究領域還有固定化生物催化劑及酶反應器的工業應用,以及作為生物功能信息分子參與生命過程調控的糖葯物酶促合成的糖工程等,相信在電子信息技術,高物理、化學技術、生物高技術密切合作的時代,酶工程必然會走向深化境界,無論在理論上或在應用上將有更大的創新性成就。