摘 要：酶是一種高特異性的生物催化劑，廣泛應(yīng)用于食品、紡織、飼料、醫(yī)藥、造紙等行業(yè)。酶的應(yīng)用不斷加強(qiáng)，使酶制劑的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，給許多行業(yè)帶來(lái)了積極的影響。但是目前在我國(guó)一些行業(yè)在對(duì)于酶制劑的應(yīng)用上還是出現(xiàn)一些問(wèn)題，本文主要對(duì)于酶制劑的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀的研究進(jìn)行綜述，分析了酶制劑的發(fā)展現(xiàn)狀及其在特定領(lǐng)域的應(yīng)用，為酶制劑在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：酶制劑;食品行業(yè);應(yīng)用

1.緒論

酶制劑是微生物生產(chǎn)的生物制品，采用酶制劑的目的是提高日糧消化率和動(dòng)物生產(chǎn)性能。酶制劑作為一種生物催化劑，具有反應(yīng)溫和、活性高、副產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn)，因此，酶制劑可以代替化學(xué)催化劑應(yīng)用于許多領(lǐng)域。酶制劑在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用伴隨著基因工程、蛋白質(zhì)工程和高通量篩選技術(shù)的發(fā)展逐步加強(qiáng)。

2.酶制劑概述

2.1酶制劑定義

酶制劑是從生物體中提取的具有酶特性的物質(zhì)，在加工過(guò)程中通過(guò)催化化學(xué)反應(yīng)來(lái)改善和改善產(chǎn)品的特性。酶制劑主要來(lái)源于生物體，通常是從動(dòng)物、植物和微生物中提取的具有生物催化特性的蛋白質(zhì)。經(jīng)過(guò)加工，許多生物體產(chǎn)生的酶可以加工成不同純度和劑型的酶。

2.2酶制劑種類

根據(jù)催化反應(yīng)的性質(zhì)，可通過(guò)提取和加工生產(chǎn)不同種類的酶，如纖維素酶、果膠酶、脂肪酶、葡萄糖淀粉酶、葡萄糖氧化酶、過(guò)氧化氫酶、乳糖酶、曲霉發(fā)酵產(chǎn)生的蛋白酶和核糖核酸酶等。這些酶通過(guò)微生物發(fā)酵進(jìn)行加工和進(jìn)一步加工，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，節(jié)約原材料。

2.3酶制劑特點(diǎn)

2.3.1酶制劑的化學(xué)特性

酶的工業(yè)化制劑稱為酶制劑。根據(jù)國(guó)際生物化學(xué)聯(lián)合委員會(huì)針對(duì)酶的分類，可以把酶分成六大類，即氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂合酶類、異構(gòu)酶類、合成酶類。目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的酶有幾十種，工業(yè)中應(yīng)用的酶多數(shù)為水解酶類，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、果膠酶、核糖核酸酶及纖維素酶等。

2.3.2酶的催化特性

酶是一種生物催化劑，幾乎所有的生物化學(xué)反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)行的。由于酶是有機(jī)體產(chǎn)生的活性蛋白質(zhì)，能有效、特異地催化特定的化學(xué)反應(yīng)，具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)產(chǎn)物易于純化的優(yōu)點(diǎn)。酶反應(yīng)具有能耗低、污染小、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。酶的反應(yīng)是特定的，一種酶只能作用于一種或一類結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，一種酶只能作用于一種或一類特定的底物。例如，蛋白酶只對(duì)蛋白質(zhì)水解起作用，酶的特異性要求酶制劑的選擇要有針對(duì)性，不能盲目使用。酶催化反應(yīng)比非酶催化反應(yīng)效率高、反應(yīng)速度快。酶催化反應(yīng)范圍廣，比化學(xué)催化劑催化的反應(yīng)多，同時(shí)，大多數(shù)酶的催化反應(yīng)都是在溫和的酸堿度和溫度條件下進(jìn)行的，具有較強(qiáng)的酸性和強(qiáng)度。堿、高溫等引起蛋白質(zhì)變性的因素會(huì)使酶失去催化活性。

3.酶制劑國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀研究

3.1國(guó)內(nèi)研究

自1965年以來(lái)，我國(guó)酶已逐步發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)地位，特別是在食品和環(huán)境能源方面發(fā)揮著重要作用。酶已廣泛應(yīng)用于洗滌劑、淀粉糖、食品烘焙、果汁加工、乳制品、啤酒、化工、飼料、皮革、紡織、制藥和造紙等行業(yè)。然而，我國(guó)酶的生產(chǎn)與國(guó)際水平仍存在較大差距，新技術(shù)開(kāi)發(fā)的質(zhì)量和速度有待提高，我們應(yīng)該跟蹤國(guó)外酶的發(fā)展，加快步伐。隨著世界能源的減少，隨著人口的增加，水資源和糧食越來(lái)越稀缺。人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，利用酶對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造顯得更加迫切。因此，迫切需要提高酶的產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，開(kāi)發(fā)酶的新品種和新用途。基因工程和蛋白質(zhì)工程的發(fā)展為酶制劑工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，耐熱、耐酸堿、底物特異性酶的發(fā)展，動(dòng)植物產(chǎn)生的酶轉(zhuǎn)化為微生物發(fā)酵，或不能利用的微生物產(chǎn)生的酶轉(zhuǎn)化為安全菌株，都將成為現(xiàn)實(shí)。

3.2國(guó)外研究

近年來(lái)，全球工業(yè)酶市場(chǎng)逐年增長(zhǎng)，全球工業(yè)酶市場(chǎng)被壟斷。數(shù)據(jù)顯示，2015年，領(lǐng)先的工業(yè)酶行業(yè)諾維信占全球市場(chǎng)份額的48%，杜邦和帝斯曼分別占全球市場(chǎng)份額的20%和6%。在市場(chǎng)細(xì)分方面，酶在國(guó)外食品和飲料中占有很大比例，生物燃料（酒精）的研發(fā)和使用也在迅速增長(zhǎng)。從這些數(shù)據(jù)可以看出，國(guó)外酶的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)符合社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。通過(guò)酶的研究和開(kāi)發(fā)，影響了社會(huì)環(huán)境、能源開(kāi)發(fā)、可再生能源的充分利用、綠色環(huán)保和綠色健康。在美國(guó)，用于生產(chǎn)食品酶的動(dòng)物原料必須符合肉類檢測(cè)的要求，并實(shí)施GMP生產(chǎn)，而植物原料或微生物介質(zhì)成分在正常使用條件下進(jìn)入食物殘?jiān)鼤r(shí)不應(yīng)對(duì)健康有害。所用設(shè)備、稀釋劑、輔助設(shè)備等應(yīng)適合食品。嚴(yán)格控制生產(chǎn)方法和培養(yǎng)條件，使生產(chǎn)菌不成為毒素和健康危害源。

4.關(guān)于酶制劑行業(yè)的現(xiàn)狀研究

我國(guó)酶制劑工業(yè)始于1965年，無(wú)錫酶制劑廠成立。其初始產(chǎn)物主要是胰蛋白酶、胃蛋白酶、麥芽和米曲霉淀粉酶。然后它的應(yīng)用范圍繼續(xù)擴(kuò)大，開(kāi)始發(fā)展功能性低聚糖、功能性皮膚、醬油釀造、水解蛋白制造、石油工業(yè)、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、果蔬加工和造紙工業(yè)等應(yīng)用。酶制劑的產(chǎn)量逐年增加，酶制劑的品種不斷增加，生產(chǎn)技術(shù)顯著提高，應(yīng)用領(lǐng)域向縱深、廣度等方向發(fā)展，從發(fā)酵和淀粉糖化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生酶。在發(fā)酵和淀粉糖工業(yè)、食品工業(yè)、飼料工業(yè)、紡織和洗滌工業(yè)、造紙、皮革制造和環(huán)保領(lǐng)域、制藥工業(yè)的未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，要加大科研投入，重視生物資源開(kāi)發(fā)，采取新的技術(shù)手段。

酶作為一種生物催化劑，其活性和特異性與化學(xué)催化劑不可比擬。然而，我國(guó)對(duì)酶的研究和開(kāi)發(fā)缺乏投入，無(wú)論是生產(chǎn)工藝還是設(shè)備技術(shù)，都需要改進(jìn)，導(dǎo)致酶產(chǎn)品研發(fā)的深度和廣度不合理。為了擴(kuò)大酶的應(yīng)用范圍，可以采用多種技術(shù)，如工業(yè)酶中酶的分子修飾、工業(yè)酶中酶的高效分泌表達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)建等。

5.關(guān)于酶制劑在具體行業(yè)中的應(yīng)用研究

5.1酶制劑在食品行業(yè)的應(yīng)用

酶制劑在食品工業(yè)中的應(yīng)用，包括制糖、果蔬加工與貯藏、動(dòng)物產(chǎn)品加工、糧油加工、發(fā)酵食品加工等，食品酶能產(chǎn)生功能性低聚糖，酶中的過(guò)氧化物酶能防止酶的降解。還可以使水果和蔬菜等不被氧化，從而延長(zhǎng)其保質(zhì)期。菠蘿蛋白酶和微生物蛋白酶能阻止肉蛋白肽水解產(chǎn)生苦肽。面條生產(chǎn)中的葡萄糖氧化酶或脂氧合酶可以將面筋蛋白SH氧化成S-，從而形成面筋蛋白之間的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高面團(tuán)的面筋強(qiáng)度。中國(guó)有1.3-1.4億噸小麥和9000萬(wàn)噸面粉，沿海城鎮(zhèn)消費(fèi)2500-3000萬(wàn)噸，酶制劑作為面粉品質(zhì)改良劑具有廣闊的市場(chǎng)前景。醬油的制備主要以蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物為原料，通過(guò)酶解蛋白質(zhì)得到的水解產(chǎn)物可以解決醬油中三氯丙醇的制備問(wèn)題。蛋白質(zhì)的酶水解在室溫下進(jìn)行，沒(méi)有有害的副作用或三氯丙醇，味道好，營(yíng)養(yǎng)豐富。蛋白質(zhì)水解物作為一種有營(yíng)養(yǎng)的風(fēng)味調(diào)味品，是一個(gè)發(fā)展方向。酵母抽提物除蛋白水解產(chǎn)物外，是近年來(lái)我國(guó)新開(kāi)發(fā)的營(yíng)養(yǎng)香料調(diào)味料，目前已生產(chǎn)規(guī)模達(dá)數(shù)千噸。

5.2酶制劑在清潔行業(yè)的應(yīng)用

酶制劑在洗滌劑中的應(yīng)用是清除附著在衣服表面的固體污垢和帶有汗?jié)n、血漬、淀粉和脂肪等特殊污垢。這些污垢不易被表面活性劑去除，屬于有機(jī)污垢，可被水解酶水解，因此，酶中的水解酶能有效地清洗衣物。油脂中的脂肪、蛋白質(zhì)和糖能均勻、充分地進(jìn)入水溶液需要酶制劑。酶制劑可以將組織分解，加水乳化均勻，去除懸浮物，然后根據(jù)比重的不同，將油層和水層分離，將油層精制成色拉油。分離后，從水層中產(chǎn)生蛋白質(zhì)，再?gòu)乃畬又挟a(chǎn)生蛋白質(zhì)。油脂被酶制劑分離并且可以充分利用一切。一般來(lái)說(shuō)，在浸水過(guò)程中，加入人纖維素酶破壞油組織的細(xì)胞膜，使脂肪充分釋放，實(shí)驗(yàn)表明，酶處理的脂質(zhì)回收率可達(dá)95%以上。酶在清潔制革中的應(yīng)用，可以有效地解決傳統(tǒng)制革中硫化物、石灰、BOD、COD、TDS等超標(biāo)污染物的問(wèn)題，也可以改善皮革的制作。我國(guó)早在世界上就發(fā)展了蛋白酶脫毛技術(shù)，已在許多制革廠得到應(yīng)用。酶脫毛廢水主要含有蛋白質(zhì)和脂肪，不含有毒物質(zhì)，廢液可作為動(dòng)物飼料，消除脫毛廢水的污染。

5.3酶制劑在飼料行業(yè)的應(yīng)用

酶在飼料工業(yè)中的應(yīng)用比較廣泛，農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)了十多種飼料酶，包括淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶。許多國(guó)內(nèi)外研究表明，飼料中添加千分之一的復(fù)合酶，可使飼料報(bào)酬提高10%，增長(zhǎng)率提高10%。酶制劑對(duì)提高飼料利用率和提高生豬生產(chǎn)性能具有重要作用，然而，飼料加工工藝、豬胃腸溫度和酸堿度、豬品種和年齡等因素都會(huì)影響酶制劑的應(yīng)用。淀粉酶能使淀粉在小腸內(nèi)更快地降解，由于營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境和免疫系統(tǒng)的變化，體重會(huì)下降。在飼料中添加淀粉酶等酶，可以改善營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收、飼料轉(zhuǎn)化和動(dòng)物生長(zhǎng)速度。但在應(yīng)用過(guò)程中，必須采取具體措施，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)豬業(yè)的健康發(fā)展。動(dòng)物飼料中的蛋白質(zhì)來(lái)源于各種飼料材料，它們最終通過(guò)降解為氨基酸沉積在肌肉中。在單胃動(dòng)物的飲食中，蛋白酶不僅能充分降解動(dòng)物可用的小分子皮膚所儲(chǔ)存的大部分蛋白質(zhì)/儲(chǔ)存的蛋白質(zhì)，而且通過(guò)降解抗?fàn)I養(yǎng)因子提高飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

5.4酶制劑在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用

酶制劑對(duì)造紙廢水的生物處理、生物漂白、生物印染、提高酶漿性能和樹(shù)脂的生物控制具有重要作用。酶制劑無(wú)毒，可在環(huán)境中降解，在廢紙制漿中加入酶制劑，可使油墨溶解，達(dá)到脫墨目的。生產(chǎn)試驗(yàn)表明，廢紙制漿質(zhì)量提高，回收率提高，污染減少，具有重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。酶制劑還可以減少環(huán)境污染，改善紙漿性能，這是因?yàn)槊冈陬A(yù)處理過(guò)程中可以軟化木質(zhì)素或半纖維素的結(jié)構(gòu)，使纖維素順利脫落，該工藝耗時(shí)少，節(jié)約能源和堿液，促進(jìn)了紙漿的生產(chǎn)。此外，酶的加入也可以起到漂白作用，因?yàn)樗梢匀コ凉{液中脂溶性提取物。

6.總結(jié)與展望

酶制劑在我國(guó)有著非常廣闊的應(yīng)用前景。中國(guó)有12億人口，酶制劑在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展了35年，在我國(guó)已經(jīng)有了自己獨(dú)特的資源和生活習(xí)慣，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了大量的酶制劑技術(shù)人員。酶制劑的發(fā)展對(duì)當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)有著重要的貢獻(xiàn)，酶制劑產(chǎn)品不僅可以降低成本，節(jié)約資源，而且有助于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。特別是對(duì)于食品工業(yè)的影響，新食品加工技術(shù)的發(fā)展是以綠色、健康、環(huán)保的理念為基礎(chǔ)的，使人們能夠從根本上了解食品及其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，利用酶制劑可以解決這些問(wèn)題。人們不僅能制造食物，而且知道如何在食物中使用酶制劑，它將影響和改善食品的風(fēng)味和味道，這將是未來(lái)食品工業(yè)的一個(gè)重要因素。同時(shí)，隨著微生物技術(shù)、基因工程和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，酶制劑的種類和質(zhì)量已成為食品工業(yè)最重要的要求，酶制劑工業(yè)的發(fā)展前景將有助于食品工業(yè)的發(fā)展，開(kāi)拓新的市場(chǎng)。根據(jù)我國(guó)酶制劑工業(yè)的實(shí)際情況和酶制劑在我國(guó)應(yīng)用領(lǐng)域的研究，可以發(fā)現(xiàn)酶的發(fā)展?fàn)顩r不容樂(lè)觀。為了促進(jìn)其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，我們需要加大科研投入，進(jìn)一步加強(qiáng)研究。同時(shí)，要加強(qiáng)生物資源開(kāi)發(fā)，使其形成酶制劑工業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。此外，我國(guó)還需要加強(qiáng)技術(shù)研究，不斷提高酶的生產(chǎn)水平，使其更好地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

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作者簡(jiǎn)介：

陳雅麗，出生年月：1984.05，性別：女，民族：漢，籍貫（精確到市）：江蘇連云港，當(dāng)前職務(wù)：質(zhì)量控制經(jīng)理，學(xué)歷：本科，研究方向：生物化工.