生物化工论文2500字_生物化工毕业论文范文模板

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  生物化工论文2500字(一):现代生物化工中酶工程技术研究与应用论文
 
  摘要:现代生物化工中的酶工程是生物工程中的重要内容,也是开发和创新应用生物工程中必不可少的研究。酶工程在生物工程中的应用并不是独立存在的,而是与发酵工程、细胞工程、基因工程等相互依存,共同为生物工程的应用提供了更大的发展空间。在酶工程技术研究与应用中,对酶分子改造作用最大的是蛋白质,通过使用蛋白质工程技术或化学修饰法改变酶分子,就可以改变酶的性质,使酶产生不同的作用。本文就来研究现代生物化工中酶工程技术。旨在为酶工程的应用与发展提供一些参考思路。
 
  关键词:生物工程;酶工程;酶分子;蛋白质
 
  酶是一种生物催化剂,在环境工程、能源开发、医药制造、农业、工业等领域有着广泛的应用。酶在各行各业中的应用价值并非是独立存在的,而是通过酶工程技术对原料进行生物催化,通过生物催化制备使酶在不同的产业领域发挥不同的作用。目前,酶工程技术在食品工业中的应用超过市场总应用的50%,如淀粉、果汁、乳品加工技术等。其次是轻工业中的应用,如皮毛、化妆品、造纸等。此外,在医药方面的应用于体外检测试剂,检测体内代谢物,在能源开发中用于甲烷、纤维素、木质素制造等,在环境工程中应用于污水生物净化。进一步研究现代生物化工中酶工程技术,对于扩大其应用领域,了解酶的更深层次的应用作用有着重要的意义。
 
  一、酶工程技术概述
 
  (一)生物酶
 
  1.生物酶特點
 
  生物酶是一种具有较强的催化功能的有机物,成分包括DNA和RNA,主要成分为DNA。生物酶的结构与蛋白质结构相似,酶分子也是由氨基酸长链组成。它的结构组成包括螺旋结构、薄片结构、三维结构,具有极强的催化功能。生物酶的催化具有高效性、转移性、低反应条件、易变性失活的特点。
 
  2.生物酶作用
 
  生物酶的主要作用是催化。生物酶广义上指具有催化作用的所有的有机物,它包括分解系酶、合成系酶两大类。细分为酸化还原酶、转移酶、加水分解酶、脱离酶、异性化酶、合成酶等类,每类又包含不同种的生物酶。不同的生物酶有着不同的催化作用。溶解酶的作用是抗菌消炎。果胶酶的作用是水解聚半糖醛酸酯,为聚半乳糖醛酸酶和果胶酸盐裂解酶创造更多的位置。脂肪酶的作用是水解脂肪酸和甘油,用于去除各类皮毛表面的杂质。蛋白酶的作用是水解酪蛋白、明胶。纤维素酶的作用是水解纤维素。过氧化氢酶的作用是催化分解水和氧气,净化水质。淀粉酶的作用是水解淀粉和糖。
 
  (二)酶工程技术原理
 
  酶工程技术是将需要催化的动植物细胞、微生物细胞、酶等原料与催化酶置于同一生物反应容器中,然后利用生物酶的催化功能,是原料的化学性质发生变化,产生不同的作用。酶工程技术首先需要对生物酶进行制备。生物酶的分子活性影响着生物酶的化学反应速率,为了确保较高的化学反应速率,需要对生物酶制剂采用分离提纯技术提高纯度、收率、活性。
 
  生物酶制备应用酶分离技术,先对酶提纯,再行制备为纯度较高的生物酶制剂。
 
  二、酶工程技术研究
 
  酶工程技术的研究包括酶源开发、酶制剂生产、酶分离提纯和固定化技术、酶反应器与酶的作用等。其中酶制剂的生产在酶工程技术市场占有较大的比重,并且在近些年呈现较快的增长趋势。从1998年开始,全世界的酶制剂销售额高达13亿美元,并且每年呈增长趋势。在酶制剂的应用中,其中食用酶所占比例最高,其次是洗涤酶。2016年的全世界酶制剂市场调查报告显示,酶制剂市场销售额高达37.74亿美元,从2008年开始到2016年,酶制剂市场增长约6%。目前,市场上已研究并应用的酶制剂超过3000种,其中广泛应用与工业化工等领域的超过60种。从2016年开始,全球的酶制剂市场以每年平均11%的速度快速增长。为酶制剂的扩大化应用提供了良好的理论及其技术基础。
 
  三、酶工程技术应用
 
  (一)食品工业中的应用
 
  酶工程技术在食品工业中的应用所占市场份额最大。我国的第二代酶,固定化酶技术产生于七十年代后期,在食品工业中主要应用于酿酒工业、淀粉加工、面粉烘烤、蛋白质加工、果树加工、乳品加工等。在酿酒工业中,生产啤酒的原料麦芽会生产大量的淀粉酶、纤维素等,但由于酶活力不足,导致蛋白质降解和糖化作用不足,影响着啤酒的口感。酿酒工艺中必须要加入淀粉酶,而淀粉酶会吸附原料中的淀粉酶。在酿造啤酒的原料中加入酸性蛋白酶,使酸性蛋白酶释放被液态淀粉酶吸收的淀粉酶,提高淀粉酶的活性,有助于提高啤酒的产出率。
 
  (二)医学中的应用
 
  生物酶在人体内有着重要的作用。如果体内生物酶先天性不足,在临床医学中表现为以下几种疾病:(1)先天性酶缺陷白化病,该病表现为发白、皮肤为白色,为遗传性疾病。(2)有机磷农药与胆碱酯酶活性中心的丝氨酸羟基结合引起的酶活性丧失或减弱性神经疾病。(3)人体内生物酶定位和分布不足,含量不稳定引发的疾病。以上疾病需要通过增加相应的缺失酶活改变酶活力来环节病情。改变酶活力的方法如下:(1)细胞发生损伤时增加定位细胞的酶,提高血清的酶活力。(2)发生酶排泄性障碍时应用碱性磷酸酶将酶引入血液中进行排血,以提高酶活力。(3)细胞酶合成速度增加时,释放于血液中的酶含量增高,需要降低酶合成速度。
 
  (三)农业中的应用
 
  生物酶在农业中广泛应用于畜牧养殖添加剂。生物酶作为饲料添加剂的应用开始于1958年,而被广泛关注的时间发生于19世纪80年代。将微生物复合酶、纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶等添加在饲料中,不仅可以代替抗生素作为添加剂提高动物饲料转化率,促进动物生长,而且生物酶可以提高动物免疫力,降低动物养殖的死亡率。
 
  四、结语
 
  综上所述,酶工程技术对生物工程的研究有着重要的促进意义。生物工程作为一门应用型学科,对促进社会发展的意义重大。酶工程技术作为生物工程中的重要分支,在不同行业中的应用方式不同,需要结合其他的生物工程技术对酶分子进行改造,研究不同的基因酶制剂,才能不断的丰富酶业和酶化学工业,扩大应用范围,发挥对于社会各行各业的贡献作用。
 
  生物化工毕业论文范文模板(二):探讨生物化工及膜分离技术研究进展论文
 
  摘要:生物化工包含了集合了生物学、化学、工程学等多个学科,其中,膜分离技术作为一种选择性分离的技术,在我国生物化工领域的应用十分广泛。基于此,本文首先提出生物化工以及膜分离技术研究进展,分析现行主流的膜分离技术,最后探究膜分离技术现行应用情况。
 
  关键词:生物化工膜分离技术研究进展
 
  引言
 
  膜分离技术是在能够保持分子水平前提下,不同粒径分子混合物通过半透明膜实现选择性分离的一项技术,半透膜也被称之为分离膜、滤膜,膜壁上分布着非常多的小孔,结合不同小孔尺寸可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等,这些过滤技术在生物化工领域中的应用十分广泛,也占据着主流地位。膜分离技术具有效率高、设备简单、节约资源等优势,是当下生物化工领域重点发展的项目之一。
 
  1.生物化工以及膜分离技术的研究进展
 
  当代生物技术作为新兴高技术领域中的主要内容,也是21世纪高新技术核心。是在细胞生物学、分子生物学、生物化学以及基础的生物学发展起来的新技术。该项技术的核心是DNA技术、细胞融合技术,并融合细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程等构成的新型生物化工技术。全面发展生物化工已经成为了全球各国重要的发展战略,目前应用较为广泛的领域是生物医药、农业、化工等。生物化工技术为生物技术提供了多种高效的反应器、新型分离介质、工艺控制技术、后处理技术,实现了生物技术的不断更新和提升。这样让生物化工技术成为全球技术竞争的重要领域。在生物化工不断发展背景下,还衍生出了生物膜技术,通过半透明过滤屏障层,通过膜不同过滤渗透性对混合液中不同组分进行提纯和分离。生物膜孔洞大小决定了过滤等级,如今主流的膜分离技术包括:微滤、超滤、反渗透、纳滤、液膜等分离技术。
 
  2.常见的膜分离技术
 
  2.1微滤膜分离技术。微滤膜分离技术所采用的滤膜通常具有孔隙多、孔隙小的特点,膜作为过滤的主要介质,可以通过筛分方案进行过滤。主要推动力是介质压力,可以让大分子、溶剂、盐类等都通过薄膜,让一些超大分子、细小颗粒被拦截在外,实现溶液净化作用,达到物理分离作用。微滤膜作为膜分离技术的基础,具有经济价值高、应用范围广的优势,也是后续集中膜分离技术发展的核心。该项技术在得生物制药领域中的应用十分广泛。
 
  2.2超滤膜分离技术。超滤膜分离技术应用了筛分原理,也就是在膜分离当中通过压力差让溶剂从溶液中分离。和微滤膜分离相比,超滤膜分离过程中膜孔化学影响性更强。通过施加压力,部分小分子物质、溶剂可以通过膜孔,大分子、细小颗粒会被膜过滤掉,实现过滤功能。超滤膜分离通常都是采用不对称膜,膜表面性质、孔径大小的差异会产生不同拦截作用。超滤膜主要是为了过滤大分子溶液。因此该项技术主要是应用在生物化工领域。
 
  2.3反渗透膜分离技术。反渗透膜采用了扩散、溶解等原理,利用压差作用实现膜分离。反渗透膜分离技术与其他的渗透过程恰好相反。无论是渗透还是反渗透都是采用半透膜分离。溶液浓度较高的一侧施加压力,可以确保反面压力大于自然渗透压力,让浓度较高溶液中的溶剂通过过滤反向渗透,从而实现分离目的。反渗透膜分离技术主要是应用在低分子量浓缩溶液当中,如氨基酸浓缩等领域。溶液性质决定了反渗透的压力,与膜种类并无太大关系。
 
  2.4纳滤膜分离技术。纳滤膜分离技术主要是应用了扩散、吸附等功能,通常是采用压力差实现膜分离。除了这两种原理,还涉及到了超滤、反渗透原理,是当今比较先进的膜分离技术之一。从本质上来说,纳滤是一种低压反渗透方式,在分离性能上要高于上述几种技术,可截断分子量达到了200-2000。纳米膜作为一种人工合成膜,只有部分无机盐、溶剂可以通过膜。纳滤过程中的压力施加要比反渗透技术低很多,可以降低拉动力投入量。同时,超滤膜无法截断溶质,而纳滤膜可以有效拦截,反渗透容易被拦截的有用物质,在纳滤中可以通过。所以纳滤膜分离技术更强。纳滤膜在实际使用中具有非常高的稳定性,所以在生物化工、生物医药等领域应用非常广泛。
 
  2.5液膜分离技术。液膜分离技术在形态上和之前所提的几种技术有很大差异,由表面活性剂、溶剂构成,主要是乳液微粒构成的液态形式。结合溶解、扩散原理,液相膜可以将不同性质溶液有效分离,结合渗透原理实现提纯。该膜分离技术弥补了固态膜通量小、选择性低等问题。整体上可以划分为乳化液膜和支撑液膜两种结构。
 
  3.膜分离技术在生物化工中的应用进展
 
  膜分离技术在实际使用中具有防止热敏性物质失活、使用效率高等优势,因此在生物化工领域中的应用十分广泛。对于医药水中的热源可以通过超滤、反渗透膜分离方法去除。在生产氨基酸过程中,超滤膜可以去除有害菌、热源。超滤膜还可以处理粗酶液,让低分子、盐类等和水一起从膜孔中渗除,实现酶浓缩和精制,使用聚醚砜作为膜材超滤设备,对溶菌酶进行提纯,超滤分离15min之后再进行清洗。采用该技术,酶得率可以达到63%,纯度达到98.5%以上,酶活表现非常好,在提纯侯可以直接冷冻、干燥、浓缩。再者,膜分離技术还可以应用到低分子量发酵产品分离与浓缩工艺中,也可以利用膜制作不同类型的膜反应器。
 
  膜分离技术具有分离效率高、设备简单、节能效益高、适用于生物产品处理等特点,各国对该项技术都十分关注,在分离、过滤方面发挥着极大的效益,为生物化工生产提供了极大的便捷性。随着生物膜技术研究不断深入,其应用范围也会愈加广泛。当今膜分离技术主要的技术瓶颈就是膜分离性能降低。如果能够解决该问题,则膜分离技术将在生物化工领域中发挥更大的作用。
 
  结束语
 
  综上所述,膜分离技术作为生物化工技术的重要组成部分,随着科学技术不断发展,膜分离技术也更加完善,分离、过滤、提纯的作用更强。针对不同化工产品要选择针对性的膜分离技术,从而更好的为各个行业提供服务,为提升生物化工技术水平、应用范围奠定基础。虽然我国膜分离技术在研发已经较为成熟,但是在分离、提纯方面依然存在着问题,未来还需要重点展开这方面的研究工作。

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