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，以便于贮存。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，随着酶的开发应用的扩展，这些从动植物中取得的酶已经远远不能满足需要了。

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（或者说在自然界也一样），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，微生物繁殖奇快。要发展酶工程，微生物自然应该是人们获取酶、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，这些技术问题一一迎刃而解，酶的生产水平不断提高，为酶的应用提供了坚实的基础。

这里值得一提的是通过基因重组来对产酶的菌种进行改造，获得生产性能优秀的菌种。最明显的例子是α-淀粉酶的生产。

最初，从前是从猪的胰脏里提取α-粉酶的，这种酶在将淀粉转化为葡萄糖的过程中是一个主角。随着酶工程的进展，人们开始用一种芽孢杆菌来生产α-淀粉酶。从1立方米的芽孢杆菌培养液里获取的α-淀粉酶，相当于几千头猪的胰脏的含量。然而，致力于酶工程研究的学者并不满足于这一点，他们用基因工程的手段，将这种芽孢杆菌的合成α-淀粉酶的基因转移到一种繁殖更快、生产性能更好的枯草杆菌的 dNA里，转而用这种枯草杆菌生产α-淀粉酶，使产量一下子提高了数千倍。

人体里的尿激酶，是治疗脑血栓和其他各种血栓的特效药。以前常见的生产手段是从人尿中提取，其落后性显而易见，产量也毕竟有限。学者们从人的肾脏细胞中分离出尿激酶基因，转移到大肠杆菌的 dNA中，用 dNA重组后的大肠杆菌来生产人尿激酶。生产效率自然提高了不少。

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动人之处。

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对酶的需求，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。