1.生物酶的定義
生物酶是由活細胞產生的具有催化作用的有機物，大部分為蛋白質，也有極少部分為RNA。生物酶是具有催化功能的蛋白質。像其他蛋白質一樣，酶分子由胺基酸長鏈組成。其中一部分鏈成螺旋狀，一部分成摺疊的薄片結構，而這兩部分由不摺疊的胺基酸鏈連接起來，而使整個酶分子成為特定的三維結構。生物酶是從生物體中產生的，它具有特殊的催化功能。
2.生物酶的特性
高效性：用酶作催化劑，酶的催化效率是一般無機催化劑的10^7~10^13倍。
專一性：一種酶只能催化一類物質的化學反應，即酶是僅能促進特定化合物、特定化學鍵、特定化學變化的催化劑。
低反應條件：酶催化反應不象一般催化劑需要高溫、高壓、強酸、強鹼等劇烈條件，而可在較溫和的常溫、常壓下進行，另外，一些特殊的酶在特定條件下催化效率達最大值，如胃蛋白酶在胃液酸性條件下發生作用。
易變性失活：在受到紫外線、熱、射線、表面活性劑、金屬鹽、強酸、強鹼及其它化學試劑如氧化劑、還原劑等因素影響時，酶蛋白的二級、三級結構有所改變。所以在大生產時，如有條件酶還可以回收利用。
可降低生化反應的反應活化能：酶作為一種催化劑，能提高化學反應的速率，主要原因是降低了反應的活化能，使反應更易進行。而且酶在反應前後理論上是不被消耗的，所以還可回收利用。
3.酶催化的機理
酶蛋白與其它蛋白質的不同之處在於酶都具有活性中心。酶可分為四級結構：一級結構是胺基酸的排列順序；二級結構是肽鏈的平面空間構象；三級結構是肽鏈的立體空間構象；四級結構是肽鏈以非共價鍵相互結合成為完整的蛋白質分子。真正起決定作用的是酶的一級結構，它的改變將改變酶的性質(失活或變性)。酶的作用機理比較被認同的是Koshland的「誘導契合」學說，其主要內容是：當底物結合到酶的活性部位時，酶的構象有一個改變。催化基團的正確定向對於催化作用是必要的。底物誘導酶蛋白構象的變化，導致催化基團的正確定位與底物結合到酶的活性部位上去，重金屬離子會與活性部位結合使酶失活。
4.生物酶的應用
食品行業：主要用於果蔬加工、烘焙烤、乳製品加工。果蔬加工使用最多的是果膠酶，蛋白酶在烘烤食物中應用較多，乳製品中凝乳酶、乳糖酶。
醫藥行業：疾病的治療、診斷和製造藥物。
環境保護：環境監測採用固定化酶，形式有酶布、酶片和酶柱。
化工：洗滌劑、酒精工業和有機酸、精細化工、紡織、皮革、造紙行業和日化用品。
農業：水產養殖、農藥殘留降解、飼料。
5.生物酶的分類
共計生物化學與分子生物學聯合會（IUBMB）根據酶所催化的反應類型，將酶分為六大類，每一類都有一個EC編號，EC4.3.2.1，4表示酶是裂解酶，4.3表示作用於C-N鍵的裂解酶，4.3.2表示作用於醯胺類、醚類虎頭崖邊的裂解酶，4.3.2.1表示精氨琥珀酸裂解酶。其中1表示氧化還原酶、2表示轉移酶、3表示水解酶、4表示裂解酶、5表示異構酶、6表示連接酶。
6.生物酶的評價
工業酶的應用性能指標包括酶活性，效率，特異性和穩定性。
7.生物酶的生產
酶可以從植物，動物和微生物中獲得，然而，在工業生產中，來自真菌和細菌的酶佔主導地位，絕大多數酶來源於數量有限的微生物中，以麴黴、木酶、芽孢桿菌和酵母菌為主，工業酶的主要品種是澱粉酶、脂肪酶、蛋白酶、連接酶、植物酶、纖維素酶和木聚糖酶。進行生物酶開發的公司應該具備以下技能：酶和生產菌株的選擇——利用基因工程技術構建高產菌株——培養基和生產條件優化——酶回收工藝的優化——穩定酶製劑的配方工藝，酶對反應溫度、PH要求比較高。
8.生物酶的優化
除了自然選擇，現在定向進化與理性設計相結合的半理性分子設計方法陸續出現，大量SAR SCHEMA Rossseta的方法應用，提高了突變體設計分析的效率和準確性。在突變體文庫的構建方面也出現了迭代飽和突變、建華密碼子表、基於兼併密碼子的限制性文庫方法等。在更短的時間內創造出高效經濟的工業酶製劑。
除了通過定點突變、片段優化替換、生物信息學分子改造來或許新型酶，但是有些酶蛋白質骨架性質不夠好，通過這些小修曉不得手段獲得性能的巨大提升。酶學理論的發展，出現了摺疊模式和酶活性中心分別加以研究的設計思路，將某種關鍵結構安裝在性能達到工業生產要求的蛋白質股價上，實現新型酶的改造和設計。
代表案例：糖尿病藥物西他列汀合成用酶的分子改造，基於蛋白質結構，通過分子模擬和點飽和突變對節桿菌轉氨酶進行重新設計，通過多輪特定環境下的定向進化獲得突變酶有27個突變位點，具有較廣的底物適應範圍、活性和環境耐受能力（反應溫度45-50°、50%DMSO、底物濃度為200g/L），該酶的生物活性提高了2500倍，替代了原有工藝中昂貴的鈀金屬催化劑，並沒有副產物左旋對映體的生成，解決了高壓生產過程的危險性和高成本等問題，反應產率提高10%-13%，廢物的產生量降低了19%，增產了56%。Merk和Codexis公司因此獲得了2010年美國總統綠色化學挑戰獎。
一個是酶本身的優化，還有就是酶形態的優化。酶成本高、不穩定性、規模化運用、回收酶成本很高，所以針對該問題，提出了固定化酶技術，採用有機或無極材料作為載體，將酶包埋起來或舒服，限制與載體的表面和微孔中，其仍具有催化活力，科回收重複利用的方法和技術。制定固定化方法包括包埋法、吸附法、薄膜狀法，包埋材料有多糖、膠束和脂質體等。