地特四等申論題
112年
[化學工程] 工業化學概要
第 四 題
📖 題組:
四、以葡萄糖為原料生產果糖須用酵素葡萄糖異構酶,請回答下列各子題:
四、以葡萄糖為原料生產果糖須用酵素葡萄糖異構酶,請回答下列各子題:
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (四)
請說明酵素固定化的方式及其相對於非固定化酵素之優點。(10 分)
思路引導 VIP
看到酵素固定化,應先聯想如何將水溶性的酵素「固定」在不溶性的載體上或特定空間內,常見方法包含載體結合、交聯與包埋。接著從工業生產的角度(如成本、純度、操作方式)思考其優於游離酵素的特點,如可重複使用、易分離、穩定性高。
小題 (一)
酵素是以何種生化物質構成?(5 分)
思路引導 VIP
看到「酵素的生化構成」,直覺反應應為「蛋白質」。作答時除了點出主成分為胺基酸聚合而成的蛋白質外,建議進一步補充其立體結構(活化位)與輔因子(全酶的概念),能讓短短 5 分的簡答更具專業度與完整性。
小題 (二)
酵素在此一轉化反應中扮演何種角色?(5 分)
思路引導 VIP
本題為基礎觀念題(5分),看到「酵素」應直覺聯想到「生物催化劑」。作答時除了點出催化劑降低活化能、加速反應的基本定義外,建議結合工業化學觀點,以條列式補充其在製程上的專一性、溫和反應條件及可重複使用等優勢,以確保獲取完整分數。
小題 (三)
試說明酵素的生產方式。(5 分)
思路引導 VIP
看到「酵素的生產方式」,應直覺聯想工業化學中核心的「微生物發酵製程」。答題時需依序拆解為:菌種篩選、發酵培養(上游)、分離純化(下游)以及工業上不可或缺的「酵素固定化」技術,採條列式呈現步驟以確保邏輯清晰。
酵素固定化技術
💡 利用物理或化學手段將酵素限制於載體以利工業化生產。
| 比較維度 | 固定化酵素 | VS | 游離酵素 |
|---|---|---|---|
| 重複使用性 | 可多次回收再利用 | — | 單次使用,難以回收 |
| 產物分離 | 簡單過濾即可分離 | — | 需複雜純化或去活化 |
| 生產模式 | 適合連續式工業生產 | — | 多為批次式操作 |
| 熱/pH穩定性 | 較高,受載體保護 | — | 較低,易變性失活 |
💬固定化技術雖增加載體成本,但憑藉回收性與穩定性大幅降低工業化長期總成本。