酶製劑

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酶製劑是指從生物中提取的具有酶特性的一類物質，主要作用是催化食品加工過程中各種化學反應，改進食品加工方法。酶製劑來源於生物，一般地說較為安全，可按生產需要適量使用。市場主要的酶製劑有澱粉酶、蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、β－葡聚糖酶、植酸酶等。除植酸酶有單一產品外，其餘飼用酶製劑大多是包含多種酶的複合製劑。

酶製劑在穀物食品行業中的應用來源於西方對麵包的改良。從1991年澱粉酶被用於烘焙行業至今，國外酶製劑公司先後開發並上市了脂肪酶、木聚糖酶及麥芽糖澱粉酶等多種酶製劑用於穀物食品加工的各個應用領域。酶製劑的應用已經從麵包烘焙拓展到麵粉改良、饅頭加工及其他麵食製品領域，並因其天然、安全性及明顯的使用效果而被更多的業內生產者使用。酶製劑在中國麵製品市場中應用起步較晚，國內麵食製品改良劑生產廠家才剛剛開始認識到要應用生物酶製劑，因此市場潛力巨大。小麥中含有小麥麵筋蛋白質，約占麵筋乾重的85%以上，其中主要是麥膠蛋白和麥谷蛋白。當麵粉加水和成麵團的時候，麥膠蛋白和麥谷蛋白按一定規律相結合，構成像海綿一樣的網絡結構，組成麵筋的骨架，其他成分如脂肪、糖類、澱粉和水都包藏在麵筋骨架的網絡之中，這就使得麵筋具有彈性和可塑性。麥膠蛋白的二硫鍵主要是在分子內部形成，通過分子內二硫鍵或次級鍵作用形成繩索狀結構，為麵團提供延伸性和流動性，但筋力不足。麥谷蛋白的二硫鍵主要是在分子間形成，其亞基通過分子間二硫鍵的交叉聯結，形成的纖維網狀大分子聚合物，即麵筋複合體，為麵團提供彈性，筋力強，麵筋結構牢固，但延伸性差。蛋白酶不僅能使蛋白質降解，縮短麵筋形成時間，而且能夠增進香味。

成分：　澱粉是麵粉中的主要成分，占70%—75%，在麵團中是填充在麵筋網絡中，使麵團具有穩定的流變特性，在成品中起到支撐食品體系作用，形成不同食品的感官特性和不同的保鮮性。澱粉分為直鏈澱粉和支鏈澱粉。澱粉酶的主要底物是破損澱粉和可溶性直鏈澱粉，由於破損澱粉吸附着麵團中相當數量的水，破損澱粉的水解在保持麵團的流變學特性方面有着重要作用。澱粉水解將導致結合水損失，當結合水損失較少時，麵團變軟，這被認為是正效應；如果結合水損失過多，將生成大量的糊精而使得麵團變黏。α－澱粉酶水解澱粉產生糊精，β－澱粉酶水解澱粉產生麥芽糖，而β－澱粉酶作用產生的麥芽糖主要取決於α－澱粉酶對破損澱粉的作用，葡萄糖澱粉酶水解澱粉產生葡萄糖，麥芽糖和葡萄糖對於酵母代謝非常重要，加入適量的澱粉酶，可以促進發酵過程並縮短發酵時間。其次，α－澱粉酶使糊化澱粉水解為糊精，糊精會干擾澱粉的結晶，降低由澱粉和蛋白質的交聯作用所引起的固化，對麵包的保鮮有積極的影響。另外，澱粉酶水解澱粉產生的低聚糖，在麵包烘焙過程中可以和蛋白質發生美拉德反應，導致麵包褐變，使麵包具有好的顏色。木聚糖雖然在小麥粉中的含量一般為1．5%—2．5%，但對小麥粉的性質卻影響很大。原因在於木聚糖的主鏈是D－吡喃木糖以β—1，4鍵相結合形成的木聚糖高分子長鏈。大部分木聚糖是異型多糖，主鏈含有不同的替代糖殘基或者在側鏈上有多種替代糖基。木聚糖由於本身的結構特性，使得不溶性木聚糖具有強吸水性，水溶性木聚糖的強持水力和氧化形成凝膠等。在麵團形成和發酵過程中，木聚糖和蛋白質、澱粉等高分子物質一起形成包含氣泡的穩定麵團結構。木聚糖酶能水解高分子木聚糖長鏈的糖苷鍵，使其長鏈變短，其水解率達65%，從而使不溶性木聚糖的吸水率下降，改善麵團的操作性能。木聚糖酶用於提高麵食製品的品質在歐美國家已經廣泛應用於生產麵包。麵粉中的脂肪含量較少，通常為2%左右。由於小麥中脂肪主要分布在胚芽及糊粉層中，因此麵粉精度高脂肪含量較低，加工精度低脂肪含量較高。麵粉中所含的微量脂肪在改善麵粉筋力方面有着密切的關係，麵粉在儲藏過程中脂肪受脂肪酶的作用產生的不飽和脂肪酸可使麵筋彈性增大，延伸性和比延伸性變小，筋力增強。脂肪酶酶解麵團中的油脂成分生成單甘酯等乳化劑，對麵包的體積、組織結構、保鮮等都有積極的作用。

小麥品種高達6000多種，但麵粉品質不高，用於專用粉生產的麵粉大多需要進口小麥進行復配。如果僅從小麥品種遺傳育種方面達到麵粉改良的目的話，由於受到氣候條件限制太多，穩定供應還不太現實，因而添加改良劑對麵粉改良是目前最好的捷徑。年消費麵粉約9000萬噸，大部分用於加工主食饅頭等，加上現在麵包的消費量也在逐漸加大，因此研究用生物酶產品提高饅頭、麵包品質有着廣闊的市場前景。

目錄

應用領域

其應用領域遍及輕工、食品、化工、醫藥、農業以及能源、環境保護等方面。酶製劑行業是高技術產業，它的特點是用量少、催化效率高、專一性強，是為其他相關行業服務的工業。中國酶製劑自1965年建立的第一個專業酶製劑生產廠 ——無錫市酶製劑廠至今已有45個年頭。目前全國共有100餘家生產企業，年生產能力超過40萬噸，產量達到32萬噸，產品品種達到20餘種，近20年間年產量的平均增長率超過20%。據有關部門統計，2001年各種酶製劑產品的出口量為4812噸，出口額為2807萬美元。但整體而言與國外發達國家先進水平相比仍存在很大的差距和問題，主要表現在產品品種少，結構不合理；生產規模小，生產水平低，產品質量差；開發能力差，精細化程度低。在今後的發展中需要注重「生產集中，應用廣泛」，要多品種，規模化生產。

生產的微生物。將酶加工成不同純度和劑型（包括固定化酶和固定化細胞）的生物製劑是酶製劑。動、植物和微生物產生的許多酶都能製成酶製劑。

植物由於生長地域、季節、氣候等的影響，生產酶製劑的產、質量都不穩定。動物產生的酶主要從屠宰牲畜的腺體中提取，來源有限；只有微生物生產的酶，可滿足任何規模的需求，產率高、質量穩定。微生物酶製劑既可取代性能相同的動、植物主要酶製劑種類，又能生產出在100℃起催化作用的高 溫-澱粉酶和在pH10～12起作用的洗滌劑蛋白酶等品種。20世紀40年代，微生物酶製劑工業迅速發展起來。現在酶製劑的生產是以深層發酵為主，以半固體發酵為輔，菌株產酶的能力也有很大的提高。60～70年代發展起來的固定化酶和固定化細胞技術使酶可反覆使用和連續反應進行，其應用的範圍也更加擴大。目前，除食品、輕紡工業外，微生物酶製劑還用於日用化學、化工、製藥、飼料、造紙、建材、生物化學、臨床分析等方面，成為發酵工業的重要部門。

種類

國外：在飼料中使用的酶製劑主要有澱粉酶、β－葡聚糖酶、糖化酶、蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、脂肪酶、植酸酶、角蛋白酶、木聚糖酶等。

國內：市場主要的酶製劑有澱粉酶、蛋白酶、纖維素酶、果膠酶、β－葡聚糖酶、植酸酶等。目前除植酸酶有單一產品外，其餘飼用酶製劑大多是包含多種酶的複合製劑。

生產工藝

生產酶製劑的微生物有絲狀真菌、酵母、細菌3大類群，主要是用好氣菌。幾種主要工業酶的菌種和使用情況如下：

澱粉酶類 澱粉酶水解澱粉生成糊狀麥芽低聚糖和麥芽糖。以芽孢桿菌屬的枯草芽孢桿菌和地衣形芽孢桿菌深層發酵生產為主，後者產生耐高溫酶。另外也用麴黴屬和根霉屬的菌株深層和半固體發酵生產，適用於食品加工。-澱粉酶主要用於製糖、紡織品退漿、發酵原料處理和食品加工等。葡糖澱粉酶能將澱粉水解成葡萄糖，現在幾乎全由黑麴黴深層發酵生產，用於製糖、酒精生產、發酵原料處理等。

蛋白酶 使用菌種和生產品種最多。用地衣形芽孢桿菌、短小芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌以深層發酵生產細菌蛋白酶；用鏈黴菌、麴黴深層發酵生產中性蛋白酶和麴黴酸性蛋白酶，用於皮革脫毛、毛皮軟化、製藥、食品工業；用毛霉屬的一些菌進行半固體發酵生產凝乳酶，在製造乾酪中取代原來從牛犢胃提取的凝乳酶。

葡糖異構酶

70年代迅速發展起來的一個品種。先用深層發酵取得鏈黴菌細胞，待固定化後，將葡萄糖液轉化成約含果糖50%的糖漿，這種糖漿可代替蔗糖用於食品工業。用澱粉酶、葡糖澱粉酶和葡糖異構酶等將玉米澱粉製成果糖漿已成為新興的製糖工業之一。

工業用酶 用麴黴、木霉半固體發酵生產的纖維素酶;用麴黴生產的果膠酶、半纖維素酶;麴黴和青黴深層發酵生產的葡糖氧化酶和過氧化氫酶；用假絲酵母、麴黴深層發酵生產的脂肪酶等；用黑麴黴深層或半固體發酵生產的葡糖澱粉酶、葡糖氧化酶、過氧化氫酶、脂肪酶、乳糖酶等；用米麴黴生產的澱粉酶、蛋白酶、核糖核酸酶；用芽孢桿菌生產的蛋白酶、-澱粉酶。

中國從 1964年開始生產細菌－澱粉酶。至今除有－澱粉酶（枯草芽孢桿菌）,蛋白酶（芽孢桿菌、麴黴、鏈黴菌），葡糖澱粉酶（黑麴黴）等主要酶製劑品種外，還有脂肪酶（假絲酵母）、葡糖氧化酶（青黴）、天冬酰氨酶（大腸桿菌）及用固定化技術生產的葡糖異構酶（鏈黴菌）、青黴素酰化酶、天冬氨酸酶、多核苷酸磷酸化酸化酶（大腸桿菌）、富馬酸酶（假絲酵母）等多種酶製劑品種。

遵守條件 工業酶製劑生產菌種除要不斷進行選育外，還應遵守以下條件：①儘可能多生產所需要的胞外酶；②菌種特性要穩定，如產酶能力、半固體發酵用菌株的生孢子能力等不能減退或波動；③用廉價的工業原料；④不產生干擾生產或影響產品的副產物（如膠狀物、色素等）；⑤不能使用產毒素的菌種和它們的近緣種。

每個微生物細胞有產生2500種以上酶的能力。現在開發的只是以水解酶類為主的很小一部分，而且在生產上使用的菌種數也很有限。因此，在酶的種類和劑型上都很有開發的潛力。在技術上，除誘變育種外，已開始採用融合、雜交等細胞工程和基因工程等技術來培育性能更優良的新型菌種。