生物催化劑與酶工程（簡體書）

生物催化劑和酶工程是生物工程的重要研究和應用領域，本書將為讀者帶來人類應用生物催化劑的歷史，酶的催化原理、動力學、產量、循環、特性以及設計方法等知識。不僅涵蓋了常用的可溶性酶，也著重介紹了新式的固定化酶在有機合成、生物反應器設計和反應工程中的應用。每一章都有大量的應用實例，章末還設有習題以幫助讀者更好地學習這門令人興奮的學科。
本書適合于生物化學、生物催化工程、發酵生產等領域的研究者和技術人員使用。

生物技術是生物系統整體或部分的技術性應用，是一種為滿足人類需求而提供的產品和服務。與其他技術不同，生物技術能夠以一種可持續的方式來滿足人類的需求。在大多數情況下，它的過程採用可再生的原材料和系統，所有副產品都可再次迴圈利用，故可認為這些過程是無廢棄物的。
就生物技術而言，通過自然科學和工程科學的發展來進行過程設計仍然是個挑戰，畢竟生物技術是一個源於生物學、化學和過程工程等學科相交叉的領域。
除了各學科的基礎知識外，生物技術的必需教育還包括更深層次的生物技術知識，這些知識有助於對整個領域有一個全面的認識，並更為深入地瞭解生物技術的各個方面。不同材料的生物技術生產可以利用活細胞以發酵罐的形式進行(微生物技術)，也可以以酶(游離酶或全細胞)的形式，也就是以生物催化的形式進行。實際上，最近幾年生物催化已經有所發展，並形成了生物技術中的一個領域，即大家所熟知的酶技術／應用生物催化。
本書的目的是幫助讀者對酶技術／應用生物催化有更為深入的瞭解，並特別強調以下幾個問題：對酶作為生物催化劑，在宏觀生物學、細胞生物學和分子生物學中的一體化知識的全面認識；溶液中催化作用和分子反應的物理化學特性；多相體系和相間邊界；物理學傳質過程。還包括基於以上自然學科的酶技術與化學過程、過程工程之間的內部關係。
在工業酶生產興起不到一個世紀的時間內，酶技術和其產品的重要性穩步提升。為滿足日常生活所需，酶在材料生產工業中發揮著重要的作用。實際上，酶的應用涵蓋了食品(如麵包、乳酪、果汁、啤酒)的生產、制藥業和精細化工、皮革和紡織品的生產以及在環境工程中的應用。
為滿足新產品生產的需求，例如新開發的立體純藥物的製備和精細化工，迫切要求生物催化和酶技術進一步發展。此外，對現有產品實現可持續生產流程的研發同樣重要。本書第1章對此進行了詳細闡述。
酶作為催化劑在生物技術中至關重要，猶如核酸作為基因資訊載體所起的作用。酶可以作為獨立催化劑應用表明了它的重要性，本書第2章對該專題進行了說明。而在分子水準和動力學水準上對酶的描述和分析，對酶催化過程的闡釋及合理設計是必需的。酶還可以進行雙向催化，該特性可應用於快速、高產率反應終點的選擇，酶促反應的熱力學性質和酶本身的特性也應一併考慮。同時，為了衡量酶的應用在經濟上的可行性，必須通過計算底物單位時間內轉化所需的酶量來確定酶耗，第2章還強調了生物催化的定量計算。
當酶耗過高時可通過提高酶的產量來減少成本，該專題在第3章中有所說明(本書第4章)。

前言
1　酶技術簡介
　1.1　引言
1.1.1　什麼是生物催化劑
　1.2　生物技術生產工藝的目的與潛能
　1.3　酶技術與應用生物催化的歷史節點
1.3.1　早期發展
1.3.2　19世紀90年代的科學進展：生物化學的典范；應用中走向成功
1.3.3　20世紀50年代后的發展
　1.4　生物技術過程：游離酶或胞內酶作為生物催化劑的應用
　1.5　以酶為基礎的生產過程的優點與缺點
　1.6　新的以及改進的酶工藝的目的和系統基本特徵
1.6.1　目的
1.6.2　酶工藝過程的合理設計系統的基本特徵
1.6.3　酶技術的使用現狀和展望
　1.7　練習
2　酶作為生物催化劑的基礎知識
　2.1　引言
　2.2　酶的分類
　2.3　酶的合成與結構
　2.4　酶的功能及其催化機制
　2.5　自由能變化與酶催化反應的特異性
　2.6　酶催化的平衡控制和動力學控制的反應
　2.7　酶催化反應動力學
2.7.1　酶催化反應動力學性質和選擇性的定量關係
2.7.2　水深液中k、K對pH、溫度、抑制劑、激活劑和離子強度的依賴性和選擇性
　2.8　酶反應終點和給定時間內到達終點所需酶量
2.8.1　產率的濕度依賴性
2.8.2　終點產率的pH依賴性
2.8.3　外消旋物動力學分解反應的終點
　2.9　微溶性產物和底物的酶催化過程
2.9.1　水懸液中的酶催化過程
2.9.2　在產物和底物可溶（酶懸浮）的非常規溶劑中的酶催化過程
　2.10　酶的穩定性、變性和復性
　2.11　通過自然進化、體外進化或理性酶工程得到的更好的酶
2.11.1　自然進化引起的酶性質的改變
2.11.2　通過體外進化提高酶性質的方法
2.11.3　理性酶工程
2.11.4　生物合成（催化抗體）或化學合成（合成酶）的新酶
　2.12　練習
3　有機化學中的酶
　3.1　引言
3.1.1　動力學拆分或不對稱合成
　3.2　實例分析
3.2.1　氧化還原酶（EC1）
3.2.2　水解酶（EC3.1）
3.2.3　裂合酶（EC4）
　3.3　練習
4　酶的生產與純化
　4.1　引言
　4.2　酶源
4.2.1　動物和植物組織
4.2.2　野生型微生物
4.2.3　重組微生物
　4.3　酶產量的提高
4.3.1　影響酶產量的過程
　4.4　提高周質酶和胞外酶產量
4.4.1　青霉素酰化酶
4.4.2　脂肪酶
　4.5　酶的下游處理
4.5.1　工業用酶
4.5.2　用于治療和診斷的酶
　4.6　練習
5　酶在溶液中的應用：可深酶和酶系統
　5.1　引言及應用領域
5.1.1　遺傳工程的影響
5.1.2　培養基的設計
5.1.3　安全問題
　5.2　時空產率和生產效率
　5.3　酶在溶液中的應用例子
5.3.1　概論
……
6　酶的固定化及其應用
7　微生物和細胞的固定化
8　固定化生物催化劑的特性
9　反應器及過程技術
附錄A　生物技術信息世界：反應信息行為的8個要素
附錄B　符號
索引