80年代,当酶工程方兴未艾之时,一些学者以饱满的热情和丰富的想象力,向世人描绘了一份未来化学工业的蓝图；广阔的海滩上排列着密如蛛网的反应槽和反应管,这些反应槽和反应管里面安装着各种固定化酶或固定化细胞,彼此连通,组成了一个庞大的反应系统．反应系统的一端不停地输入取之不尽的海水和空气,以及从其他工厂里输送来的一氧化碳和二氧化碳；另一端源源不断地送出各种化工产品,如化肥、橡胶、有机酸等等．这里不需要什么高温高压设备,也没有噪声、废水和废气……

这不是什么天方夜谭．步入90年代,以空气为原料,用酶工程生产氮肥已初见端倪——用固定化酶来合成氨,已实现了少量的工业化生产．所使用的酶,有的是从固氮菌中分离、提纯出来的固氮酶,有的则是根据固氮酶的化学模型制成的人工模拟酶．预计,世界各国的大型氮肥厂将逐步改用酶工程来合成氨,这样既可节约大量的高温高压设备,又能在世界范围内每年节约相当于10 亿吨石油的能源。

不仅是生产氮肥,用空气、水、一氧化碳和二氧化碳来生产形形色色的化工产品,对酶工程而言,都不是办不到的事。

这里,很关键的是酶的固定化,它被称为是酶工程的中心。

酶作为各种化学反应的催化剂,除了具有高效、专一的优点之外,同时也存在着一些缺点．例如,由于酶在本质上是蛋白质,在遇到高温、强酸、强碱时就会失去活性,毫无催化功能可言．又如,酶的分离、提纯和生产,要花费大量的时间,投入大量的技术和劳动,因而成本很高,价钱很贵．对酶工程来说,最要命的是,酶催化反应往往是在稀释液体里进行的,反应完毕,酶难以回收．也就是说,事实上酶只能使用一次。

一方面是酶的成本很高,一方面是酶可以反复使用成千上万次而事实上只使用了一次,这不是太浪费了吗? 酶的推广应用在这个问题上遇到了拦路虎。

60年代初,一位以色列科学家率先取得了突破．他发现,生物细胞里的许多酶并不是独立在溶液里起作用,而是包埋在细胞膜里或其他细胞器里面起作用的．于是,他试着把分离得到的酶结合到某种不溶于水的载体上,或者是包埋于天然的或人工合成的膜上,这样就装配成了固定化酶．接着他又对固定化酶的催化特性进行观察,出乎意料地发现,许多酶经过固定化以后,活性丝毫未减,稳定性反而有了提高．在反应容器里,固定化酶可以反复利用,成百次、成千次在发挥效能,以不变促成万变．这位以色列科学家万分欣喜地将他的发现公诸于世。

这一发现是酶的推广应用的转折点,也是酶工程发展的转折点．在这一发展的基础上,酶的固定化技术日新月异．它表现在两方面: 一方面是固定的方法．从目前来看,固定的方法有四大类: 吸附法、共价键合法、交联法和包埋法．所使用的载体材料和结合技术五花八门,层出不穷。

另一方面是,被固定下来用于催化反应的,除了各种酶之外,又发展了含有酶的细胞,这又叫固定化细胞．固定化细胞省却了酶的提取和纯化,而且它具有多种酶,能催化一系列的反应,大大提高了效率．有意思的是,固定化细胞还经历了从固定死细胞（其中的酶仍有活性）到固定活细胞的发展过程。

与自然酶相比,固定化酶和固定化细胞具有明显的优点: 一、可以做成各种形状,如颗粒状、管状、膜状,装在反应槽中,便于取出,便于连续、反复使用。

二、稳定性提高,不易失去活性,使用寿命延长。

三、便于自动化操作,实现用电脑控制的连续生产。

固定化技术使得酶工程的推广如同雨后春笋一般．从日本首先采用固定化酶来生产氨基酸开始,到如今已有数十个国家采用固定化酶和固定化细胞进行工业生产,产品包括酒精、啤酒、各种氨基酸、各种有机酸以及药品等等．今后酶工程发展的步伐,也将与固定化技术的提高紧紧相连。