◎ 周銀喚

（青海大學生態(tài)環(huán)境工程學院，青海 西寧 810016）

21世紀以來，隨著人類對食物及能源需求的日益增長，僅利用傳統(tǒng)技術手段已不足以滿足人們的需求。為了解決這一問題，科學家們在利用傳統(tǒng)的技術手段的同時，逐漸將重心轉移到生物技術的開發(fā)利用。而為了加快推進生物技術與生物技術產業(yè)發(fā)展，我國頒布了《“十三五”生物技術創(chuàng)新專項規(guī)劃》，并提出到2020年，生物技術產業(yè)將發(fā)展成為國民經濟的支柱產業(yè)之一。由此可見，我國已將生物產業(yè)作為推動未來科技以及經濟發(fā)展進步的一個重要領域[1]。

生物技術的研究和開發(fā)促進了食品、醫(yī)藥、農業(yè)、環(huán)保、能源化工、航天技術和海洋開發(fā)等領域的發(fā)展，為人們的生產生活帶來了巨大的福音[2]。

我國生物食品技術產業(yè)取得了較大的進展，主要是發(fā)酵的應用和酶的研發(fā)等食品生物技術的研發(fā)應用，同時也促進食品產量的提高和質量的安全[3]。

在醫(yī)藥方面，生物技術的應用解決了一些困擾人類的疑難病癥。通過生物技術手段生產或改良的藥物和疫苗、基因治療、臨床診斷試劑、酶及細胞固定化技術、細胞工程及單克隆抗體技術和生物芯片等的出現，促進了醫(yī)藥的快速發(fā)展[4-5]。

在農業(yè)方面，轉基因植物技術的應用顯著地提高農作物產量以及質量，同時降低了農藥污染和生產成本等。特別是生物農業(yè)、生物農藥、農業(yè)生物產業(yè)是當前生物農業(yè)技術方面的研究熱點[6]。

植物酵素便是利用生物技術中的發(fā)酵技術所產生的一種在食品、醫(yī)藥、農業(yè)以及保健品行業(yè)發(fā)揮著其獨特作用的一種功能性產品。它的出現證明了生物技術對人們生產生活的重要性，而且未來或許會帶人們進入全新的“保健時代”。因此對植物酵素的研究將有助于人們更好地生產生活。

1 植物酵素

植物酵素又稱為植物發(fā)酵液（Plant Fermented Extract，PFE），是以新鮮的蔬菜、水果、糙米、藥食同源中藥等植物為原料，經過榨汁或萃取一系列工藝后，再添加酵母菌、乳酸菌等發(fā)酵菌株進行發(fā)酵所產生的含有豐富的糖類、有機酸、礦物質、維生素、酚類、萜類等營養(yǎng)成分以及一些重要的酶類等生物活性物質的混合發(fā)酵液[7-9]。

2 植物酵素的制備過程

酵素制備工藝流程：查閱文獻制備方案，選育菌種以及植物原料，無菌水清洗消毒、干燥，切成小塊并將各種原料根據比例進行混勻，根據方案和需求調節(jié)糖度及料水比例，投入適量的發(fā)酵菌種開始發(fā)酵，攪拌使其充分均勻，按設計的溫度發(fā)酵一定的時間，根據需求稀釋所得到的發(fā)酵產物，離心取上清為酵素液[10]。

不同植物酵素所需要的最適發(fā)酵條件以及菌種可能會不同，在發(fā)酵之前需要查閱參考相應的文獻確定好合適的方案，按照方案進行發(fā)酵，發(fā)酵過程中要注意以下幾個影響酵素發(fā)酵質量和產量的因素。

2.1 發(fā)酵原料

不同發(fā)酵原料產生的酵素成分不同，比如由發(fā)酵糙米所產生的糙米酵素中富含維生素B1和維生素E，且含量顯著高于糙米本身，此外還富含γ-氨基丁酸、谷胱甘肽、γ-谷維醇、米糠纖維等多種生理活性成分。與此相類似的是以蘋果汁、柑橘、梨汁和胡蘿卜汁為發(fā)酵原料并按一定配制比例進行發(fā)酵時，得到的酵素中的維生素C、葉酸和β-胡蘿卜素含量比單獨用一種水果發(fā)酵所得到的物質含量更豐富[10]，這在一定程度上表明植物酵素的濃度和品質與所使用的發(fā)酵原料的種類和數量具有一定的正相關性[11]，所以不同的發(fā)酵原料將決定所產生的酵素的成分和功能。

2.2 發(fā)酵菌種的選育

目前，國內外有關酵素文獻中大多是利用酵母菌、醋酸菌以及乳酸菌作為發(fā)酵菌種。目前我國主要是采用單一的酵母菌作為發(fā)酵菌種，這種發(fā)酵在發(fā)酵質量和產量上不如混合菌發(fā)酵[12]，所以在發(fā)酵中利用混合菌發(fā)酵的方法也是產植物酵素發(fā)酵研究中一個值得研究的方向。

2.3 發(fā)酵條件的設置

除了發(fā)酵原料和菌種這兩個因素外，發(fā)酵條件也直接決定著發(fā)酵的成敗。單因素實驗和正交試驗是目前用來確定包括發(fā)酵的最適溫度、最佳pH、濕度、氧氣含量、發(fā)酵時間等條件的主要方法。而且目前發(fā)酵一般都是依據菌種和產物，如蛋白酶的活力或產量等指標來標明最合適的發(fā)酵條件。

3 植物酵素的功能性研究進展

在研究探索出關于植物酵素的各種功能的基礎上，科學家們開始對植物酵素的功能進行實驗驗證，為將植物酵素產品真正應用到實際生活中而提供了理論依據。具體的探索應用如下。

3.1 在免疫功能方面的研究

最新的研究表明，檸檬酵素[13-14]也可以通過提高麻鴨和雞的一些免疫細胞來發(fā)揮免疫功能。此外，在證明了植物酵素的免疫功能的同時，越來越多的科學家也發(fā)現植物酵素在抗癌方面發(fā)揮一定的作用。吳彬彬等[15]表明植物酵素對于癌癥（肝癌、S180肉瘤、人結腸癌等）具有抑制和預防作用，且這種抑制作用主要是植物酵素可增強免疫力且植物酵素中含有的一些抗癌物質在發(fā)揮作用。而這些研究將對與人類醫(yī)學上的一些疑難雜癥的破解提供一定的理論基礎，促進植物酵素在醫(yī)學方面的利用與發(fā)展。

3.2 在食品行業(yè)的研究

隨著植物酵素逐漸進入人們的視野中，市場上也出現了各種進口或者國產的食用性固體和液體以及混合型酵素產品，如我國傳統(tǒng)的酸奶、泡菜、豆瓣醬、豆腐乳、米醋、米酒和蘋果醋等也可以稱為食用型酵素產品[16]。艾學東[17]等人已經利用正交試驗和改進的發(fā)酵方法，研發(fā)出了良好口感的水果酵素飲料的最佳配方。朱繼元[18]也提出了植物酵素在運動食品領域可以作為功能性飲品，具有較好的市場前景。

3.3 在保健方面的研究

早在20世紀90年代，酵素的保健功能便被人們發(fā)現，直到現在，仍然有很多人在研究并推出新的酵素保健食品?，F在科學家們已經對酵素的保健功能進行了大量的研究，將植物酵素的保健功能歸于調節(jié)腸道菌群、潤腸道通便[19-20]，分解酒精從而保護肝臟[21]。

3.4 在農業(yè)方面的研究

目前，植物酵素在農業(yè)方面的研究主要是集中在作為土壤肥料改善土壤品質[22-23]。且在這一方面的研究在提高作物產量和減少環(huán)境污染方面發(fā)揮了重要作用，尤其是最近流行的環(huán)保酵素的農業(yè)方面的應用很大程度上促進了生態(tài)農業(yè)的發(fā)展[24-25]。

3.5 在清潔抑菌方面的研究

植物發(fā)酵液稀釋后能作為清潔劑，在去除異味、清潔油污等方面具有非常好的效果。此外，植物酵素中的蛋白酶、脂肪酶等酶類活性物可以分解一些污漬和病原微生物，進而在一定程度上達到抑菌的效果，有助于個人衛(wèi)生的保持與維護。呂愛軍等[26]研究表明，紅茶菌酵素可以抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的生長，且這種抑制能力與菌液的用量緊密相關。

4 植物酵素存在的一些問題以及展望

目前我國在植物酵素方面主要存在2個大的問題：①我國對植物酵素的研究和開發(fā)相對較晚，因此國內關于植物酵素方面的技術標準和產品的質量標準的相關規(guī)定不是很完善。此外國內QS認證或認證的酵素產品較少[27]，所以目前市場上的國產酵素類產品的質量仍不能完全得到大眾的信任與推廣，這在一定程度上阻礙了植物酵素的發(fā)展與進步。②發(fā)酵本身就是一個相對復雜的技術，尤其是對發(fā)酵工藝的控制一直都是發(fā)酵最大的難題。在這個大的前提下，相對于日美國家的酵素發(fā)酵工藝，酵素產品以及產生酵素的菌種來說，我國則處于發(fā)展較慢的階段，所以目前國內生產的酵素和加工的產品相對來說種類缺乏多樣性[27]，且工業(yè)發(fā)酵所得到的酵素無論是在營養(yǎng)價值還是保健功能方面的產率和質量并不是很高。

5 結語

要提高我國酵素方面的研究和應用能力，可從以下兩方面入手：①在未來的發(fā)酵研究中，加快對酵素產品的研究速度。②大力開發(fā)具有我國知識產權的酵素產品加工的新工藝，促進我國酵素方面的發(fā)展，提高其競爭力與影響力，讓酵素更好地服務于人們，使得大眾可以使用和享受本國自己的酵素產品。