淺談酶工程在食品領域的應用及發展

李安寧

摘 要：酶的生產和應用的科學技術過程稱為酶工程，這是一項借助工程手段將相應的原料轉化成有用物質并應用于社會生活的一門科學技術。近年來，隨著酶工程的大力推廣及發展下，食品的種類和質量都得到了顯著提升，為食品產業提供了巨大的經濟利益。酶工程作為一種新型環保工程，在食品領域具有無限的潛力。

關鍵詞：酶工程；食品；應用；前景

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.092

1 酶工程概念及生產方法

酶工程又稱蛋白質工程學，從應用的目的出發，通過酶學理論與化學工程相結合研究酶。將酶或者微生物細胞，動植物細胞，細胞器等放置在一定的生物反應裝置中，利用酶的催化功能，借助工程手段將原料轉化為產物的一門新技術。

酶主要來源于微生物、動物和植物。酶的生產是指通過人為的科學計劃，并且通過人工控制而獲得所需要酶的過程。由于酶在生物體內的含量很低，因此工業上大量的酶是采用微生物的發酵來制取的。酶的生產方法可概括為提取法、發酵法和化學合成法三種。

（1）提取法。提取法采用各種技術，直接將細胞或組織中將酶提取出來。提取法雖簡單，但需要充足的原材料，所以廣泛應用受到了限制。但在資源豐富的地區，提取法仍然具有應用價值。

（2）發酵法。發酵法主要通過微生物發酵來獲得所需酶。一般包括固體發酵、液體深層發酵、固定化細胞發酵和原生質體發酵等多種方式。

（3）化學合成法。化學合成法是20世紀60年代末出現的一種生產酶的技術。但合成法的成本較高，并且只能合成那些已知化學結構的酶。所以，化學合成法目前仍然停留在實驗室內合成的階段。

2 酶工程在食品領域的應用

現代酶工程具有技術先進、投資小、工藝簡單、效率高、收益大和污染小等特點。酶作為一種綠色催化劑，已廣泛地應用各個生產領域。其催化作用的條件非常溫和，可在常溫、常壓下進行，又有可調控性，食品工業是應用酶工程技術最早和最廣泛的行業。其在食品領域可用于食品加工；食品保鮮；食品測量與分析。

（1）食品加工的應用。酶在食品工業中可用于食品加工，比如淀粉、乳品、果汁加工，食物的發酵及成產食品添加劑。與之有關的各種酶如淀粉酶、葡萄糖異構酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等占據酶制劑大半市場。

在生活中，我們常會遇到一些難以處理的肉類，比如一些質地較硬的肉類，牛肉、老動物肉等，這類肉的結締組織和膠原蛋白質及單性蛋白質含量高而且結構復雜，膠原蛋白是纖維蛋白，其中含有耐熱和不耐熱兩種交聯鍵。嫩質肉類的膠原蛋白中，不耐熱交聯鍵多，加熱即可破裂，肉就顯得滑嫩；而老動物的肉因耐熱鍵多，烹飪時軟化較難，肉質顯得粗糙，適口性較差，而酶制劑便可作為肉類的嫩滑劑，解決口感的處理問題。

處理一些肉質粗糙的肉類常用的酶制劑有兩類：常用一類是植物蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、中華獼猴桃蛋白酶等；另一類是微生物蛋白酶，如米曲霉等。蛋白酶可以將肌肉結締組織中膠原蛋白分解，可使肉質嫩化。嫩化的肉類品種已經從牛肉擴大到豬肉、家禽等。工業上常將酶涂抹肉的表面或用酶液浸肉軟化肉類，酶工程對于改善肉類的質地、增強肉制品的風味，起到了極大的作用。

而用酶法提取的米糠蛋白的溶解性、起泡性、乳化特性和營養性等蛋白不僅可以作為食品中的營養強化劑，還可以作為食品中的風味增強劑。

（2）食品保鮮的應用。食品在加工、運輸和保存過程中，由于受到氧氣、微生物、溫度等使食品發生改變甚至不能食用。現今許多商家大都選用添加防腐劑、保鮮劑或熱殺菌等方法來保鮮，但過度加熱會使食品的營養流失，防腐劑和保鮮劑也會有致癌的可能性，危害人體健康。酶工程作為一種新型的健康保鮮技術已逐漸進入人們視野。酶制劑可為食品制造一種有利的環境，選用不同的生物酶，使不利食品保質的酶受到抑制或降低其反應速度，從而達到保鮮的目的。葡萄糖氧化酶、溶菌酶等可應用于果汁、罐裝食品、脫水蔬菜、鮮奶等各類食物的防腐保鮮。例如葡萄糖氧化酶加在瓶裝飲料中，吸去瓶頸空隙中氧而延長保鮮期；溶菌酶對革蘭氏陽性菌有較強的溶菌作用，用于肉制品、干酪、水產品等的保鮮；細胞壁溶解酶可消除某些微生物的繁殖，對食品進行保鮮儲藏。

（3）食品分析與檢測的應用。酶具有特異性，因此，它適合于動植物材料的化合物的定性和定量分析。例如，采用乙醇脫氫酶測定食品中的乙醇含量；采用檸檬酸裂解酶測定檸檬酸的含量等。另外，在食品中加入一種或幾種酶，根據它們作用于食品中某些組分的結果，可以簡單快捷判斷食品質量優劣。

農產品是各種藥品、食物的原材料，其質量的好壞直接關系著人類的健康，通過酶制劑也可對農產品進行食品檢測，可快速檢測出農藥殘留。

3 酶工程的發展前景

酶制劑是一種生態型高效催化劑，生產和研究至今已有80年的歷史。已知的酶的酶有幾千種，但是遠遠不能滿足大家對酶的需求。它擁有高效、安全、生態和環保等特點，相信將會成為未來健康食品加工的新主流。

可以預計，隨著各種高新技術的廣泛應用及酶工程研究工作的不斷深入，酶工程研究和酶制劑工業必將取得更快、更大的發展。隨著現代生物工程技術的不斷發展，未來可以用化學的方法構造出更多適合有用且高效的酶制劑，為人類的生產生活提供更多的便利。酶作為一種綠色環保的高效催化劑，酶工程技術必將也在工業、醫藥、農業、化學分析、環境保護、能源開發等各個方面發揮越來越大的作用。

4 結語

酶不僅應用與食品領域，在其他領域也得到了廣泛應用，當前各國在酶工程研究方面發展迅速，我國對酶工程的研究也一直作重視與開發，但是我國的研究因經濟及技術的原因與國外水平存在一定的差距，特別是酶的工藝及質量方面。隨著酶工程技術的不斷研究，基因工程、細胞工程等高新技術應用于酶工程領域，不斷研究開發出更多的新品種、新用途、高活力的酶類，同時酶的各項研究技術也得到更快發展。酶工程的快速發展，將會促進國家經濟的飛速發展。

參考文獻：

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