本書為國內出版的第一本專著性的酶工程手冊,也是第一本由中外專家合作編寫的酶工程書籍。世界最大酶制劑生產商丹麥諾維信公司的七位專家與國內四位專家的共同參與和通力合作,確保了本書的全面性、先進性、新穎性和實用性。希望從應對全球資源匱乏、能源短缺、氣候變化和環境污染的角度,全面、系統地闡述酶工程的基本原理以及酶在解決上述重大問題方面的最新進展。全書包括5篇、42章和5個附錄,涵蓋酶學基礎理論,酶的生產、固定化和反應器,酶在工業、醫藥、農林牧漁、環保、能源等各方面的應用,酶的分子工程以及酶學與酶工程研究。充分反映出當前酶工程研究進展日新月異的現狀,以及酶工程在解決人類面臨的若干重大問題方面所取得的新進展和發展的新動向。
21世紀對匱乏與污染的希望是酶
酶工程是在20世紀70年代初開始形成的一門新興學科。近年來,隨著酶分子工程技術研究的深入,特別是利用計算機輔助的酶蛋白分子的合理設計(rational de sign)、定向進化、基因組發掘(genome mining)和宏基因組篩選(metagenomescreening)等新技術的應用,已經構建出一系列自然界沒有的、性能優良、穩定性更高的工程酶(如化學修飾酶,蛋白質工程酶、模擬酶、抗體酶、進化酶和雜合酶等);并開發出一大批種類繁多、功能特異的新型天然酶。各種新技術研究的深入和廣泛應用有力地推動了酶工程的飛速發展,擴大了酶的應用范圍。目前,酶已經普遍應用于食品、洗滌劑、發酵、皮革、紙漿和造紙、精細化工、醫藥、農業、化學分析、環境保護、能源開發、生命科學研究以及軍事醫學等方面。
隨著以大量消耗化石資源為基礎的現代工業的飛速發展,在極大提高人們物質生活水平的同時,也排放出大量溫室氣體和各種有毒、有害物質,對人類賴以生存的地球生態系統造成嚴重的破壞,給經濟的可持續發展帶來巨大困難。面對當前資源和能源短缺以及氣候變化和環境污染的壓力,利用可再生的生物物質(碳水化合物)資源替代化石(碳氫化合物)資源,逐步從化石經濟過渡到綠色、低碳和環境和諧的生物經濟,已經成為21世紀人類經濟發展的新引擎。以酶的生物催化為核心的工業生物技術,將在人類解決所面臨的食品、營養與健康,資源、能源與環保等重大問題方面,發揮無可替代的作用。
參與編寫本書的居乃琥、陳石根、袁中一和張先恩四位國內專家,具有在國外從事酶工程研究的經歷,多年來從事酶工程和酶學的研究和應用、又有教學經驗,曾出版過多都酶工程和酶學書籍。在如何應對資源和能源短缺以及氣候變化和環境污染的大背景下,國內四位學者與國際同行合作,共同編寫了這本《酶工程手冊》。參與本書編寫的國外丹麥諾維信公司的七位同行,長期工作在工業酶生產與應用研究的第一線,提供了很多第一手的資料。作者盡量收入近年來國內外酶工程和酶學的最新進展和研究成果,經10年耕耘,力求做到內容的系統性、完整性和準確性,并注重引用資料的新穎性、可靠性和實用性。
從酶的基礎理論到酶的分子工程;從酶制劑生產到酶在各行各業的應用,乃至酶制劑的安全性問題及其相關法規;從酶學研究現狀到酶工程研究新進展、新動向。涵蓋了酶學和酶工程領域的方方面面、林林總總。就其附錄而言,取材廣泛、實用,包括酶的國際系統分類法,國際和國內酶制劑生產廠商名錄,工業酶制劑產品標準及活力測定方法,微生物菌種保藏機構;為便于讀者進一步查詢閱讀相關的文獻資料,以至于將酶學和酶工程的網絡數據庫亦收入其中。
與國內已出版的多種酶工程和酶學書籍相比,《酶工程手冊》另一特點是其取材力求新穎。其中大部分資料收集到2005年,不少文獻資料一直收集到2009年年底。甚至收入了國際生物化學和分子生物學聯合會命名委員會2010年10月5日剛公布的4367種酶的最新資料。充分反映了當前酶學和酶工程領域日新月異的現狀和最新進展。書中有些內容,如酶的生物學,應用的安全性問題,氣體酶學,酶與細胞信號傳導,酶、自由基與健康,未培養微生物與新酶開發,酶起源與生命起源,酶固定化新技術,生物分子發動機和生物分子計算機,酶在軍事醫學及其相關領域應用的進展,端粒與端粒酶研究進展等等,是現有酶工程書籍幾乎未涉及的。附錄中一些很具實用價值的內容,則是一般酶工程書籍很少涉及的。
《酶工程手冊》既可以為作為一種小型的百科全書,供從事酶工程和酶學研究和應用的科技人員查考;又可以作為參考教材,供高等院校生物化學、生物技術、生物化工、輕工、化工、醫藥、農林、能源、環保等相關專業的大學生、研究生和教師使用。
酶工程已經成為解決人類所面臨的資源、能源和環境問題以及促進工業持續發展大有希望的新技術。大力發展酶工程技術將有助于推動社會進入一個可持續發展的生物經濟新時代。
展望“十二五”規劃美好藍圖之際,在加快轉變我國經濟發展方式的模式方面,要積極推進循環經濟,發展低碳環保業,推動節能減排,建設資源節約型和環境友好型社會,《酶工程手冊》的出版將對我國發展綠色低碳經濟起到一定的促進作用,做出其應有的一份貢獻。