酶工程技術及其在食品加工檢測中的應用

鄭 昆，楊 紅

（1．吉林化工學院工程學院，吉林吉林 132022；2．吉林通用航空職業技術學院，吉林吉林 132000）

酶工程又被稱為蛋白質工程學，主要服務于人類生產及其他目的。具體來講，酶工程是指工業上有目的的設置一定的反應器和反應條件，利用酶的催化功能，在一定條件下催化化學反應，生產人類需要的產品或服務于其他目的的一門應用技術。酶工程的研究內容眾多，如酶制劑的制備、酶的修飾改造等。目前，酶工程技術已經開始廣泛應用于食品工業等諸多領域，對這些行業的發展起到了明顯的促進作用。

生物酶由有機物體的活細胞孕育而來，可對生物機體內的生物反應產生催化作用。通常情況下，可從以下幾個方面總結生物酶的特點。①具有較高的催化效率。相較于其他類型的催化劑，酶往往具有更高的催化效率，能夠高出107～1 020倍左右[1]。②具有明顯的專一性特征。其他催化劑能夠對多種化合物的反應進行催化，而生物酶則只能夠對一種化合物的反應進行催化。③具有較為溫和的反應條件，能夠調控酶的催化過程。但由于其屬于蛋白質范疇，溫度、pH值等因素會在很大程度上產生干擾作用，導致生物酶活性減弱，缺乏良好的穩定性。

1 酶工程技術的研究

1.1 酶的提純與分離

在酶工程技術研究領域內，非常基礎性的內容為提取和分離純化。此項基礎技術不僅會對酶的產率、活性等產生直接影響，與其他技術的發揮也具有密切聯系。現階段，超聲輔助法、沉淀法等應用較為廣泛[2]。以POD酶為例，借助于硫酸銨-丙酮沉淀法可高效分離、純化大豆不同部位的POD酶。再如，在生姜蛋白酶提取時，可將沉淀法的有機溶劑法引用過來，也能夠產生良好的提取效果。

1.2 固定化酶技術

固定化酶技術指的是通過應用特殊方法，于特定空間內限定游離酶，或于一定載體上固定游離酶，這樣游離酶的自由移動難以實現，但依然保持酶的空間結構、活性中心的完整性。①固定化材料。無機載體材料、有機載體材料是常見的固定化材料，近些年來，有諸多新型材料被研發出來，如磁性納米材料、復合載體材料等。②固定化方法。過去主要利用吸附法、交聯法等單一方法在載體上固定游離酶，對其自由移動進行限制。近些年來，復合方法得到廣泛應用，其能夠對單一方法的不足進行有效彌補。

1.3 動植物細胞培養生產酶

通過對特定技術進行應用，優良動植物細胞得到順利獲取后，將細胞培養于特定條件的反應器中，即可對需求的酶進行有效獲取。其中，蛋白酶、氧化酶等主要由植物細胞中獲取，而胰蛋白酶、凝乳酶則可從動物細胞中獲取[3]。

2 酶工程技術在食品加工檢測中的應用

2.1 食品加工中的應用

2.1.1 谷物加工

借助酶工程技術加工與開發谷物，可促使谷物加工行業的整體效益得到顯著提升。谷物中含有較多的淀粉，營養價值較高。依托酶技術深加工處理谷物淀粉，可促使淀粉制糖、淀粉制酒等得到實現。近些年來，人們日趨關注食物的營養狀況，利用酶技術可將符合人類身體營養需求的谷物食品開發出來，如膳食纖維等。纖維物質是膳食纖維的主要組成，其能夠改善人體多種生理功能。在膳食纖維加工過程中，要將具有較短分子鏈和較小分子量的膳食纖維轉化具有較長分子鏈與較大分子量的淀粉，酶技術在其轉化過程中發揮著十分重要的作用。利用淀粉酶、糖化酶等多種生物酶，即可高效水解淀粉的分子鏈，有助于加工效率、加工質量的提升。

2.1.2 果蔬加工

果汁加工是酶技術的重要應用領域，在加工過程中，由于植物細胞空隙中會釋放果膠類物質，這些物質具有較高的黏稠度，對果汁的過濾與澄清造成了不利影響。而利用果膠酶能夠有效分解果汁中的果膠，明顯降低果汁黏稠度，不僅榨汁產量得到增加，澄清效率也得到了改善。在果蔬加工過程中，難免會用到一些尚未完全成熟的果實，由于果實中的淀粉含量較高，將會增加果汁黏度。而通過在加工過程中同步應用淀粉酶與果膠酶，則可有效規避這些問題，促使果汁生產質量得到提高。

2.1.3 肉類加工

為滿足人們的營養需求，在肉制品生產中要對食用鹽含量、脂類含量等進行嚴格控制。同時，受加工工藝等因素的影響，會有較多副產物出現于加工過程中，如果能夠高效利用副產物，既可以提高資源利用率，又可以擴大企業效益。基于酶工程技術的支持，能夠實時監測加工工藝，既能夠對肉制品的風味進行及時改變或保持，又能夠避免生成有害物質。通過將水解酶、氧化酶等應用于肉類加工中，可增加肉制品中的活性肽物質，進而加工出具有特殊風味的肉制品[4]。同時，肉類保水性能也可得到提升。

2.2 食品檢測中的應用

（1）酶聯免疫分析法。酶聯免疫分析法于20世紀70年代出現，由于其操作難度較小，且定量檢測有效性較高，被廣泛應用于食品安全檢測領域。基于酶聯免疫分析法的支持，能夠對果蔬食品中的農藥成分殘留進行高效檢測。目前，依托酶聯免疫分析法已制成多種檢測試劑，各類試劑具有不同的使用范圍及檢測準確度。因此，在食品安全檢測過程中，工作人員要結合食品基質對酶聯免疫試劑的種類進行科學選擇。完成檢測過后，可利用液相色譜法對檢測結果進行確認，以便保證檢測的準確性[5]。

（2）酶生物傳感器法。酶的催化性能具有專一性的特征，而電化學分析的簡便性、高效性優勢明顯，通過有機結合酶與電極，可快速、準確地分析檢測復雜的混合物。近些年來，酶生物傳感器的類型不斷增多，準確性、靈敏度等得到了大幅度的提高，在食品安全檢測領域內得到了十分廣泛的應用。以亞硝酸鹽檢測為例，借助于特定的酶生物傳感器即可在短時間對食品中的實際含量進行精確檢測，有效滿足了檢測工作需求。

3 結語

綜上所述，酶工程技術是生物化工技術的重要組成部分，通過深入研究和開發酶工程技術，可對食品工業的發展起到良好推動作用。近些年來，隨著一系列現代科學技術的日趨成熟，將會進一步拓展酶工程技術的研究深度，酶工程技術的應用領域也會逐步擴大。相關技術人員要充分明確酶工程技術的價值，積極了解世界范圍內的前沿成果，持續創新和發展酶工程技術。