浅谈酶工程在食品领域的应用及发展

李安宁

摘 要：酶的生产和应用的科学技术过程称为酶工程，这是一项借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。近年来，随着酶工程的大力推广及发展下，食品的种类和质量都得到了显著提升，为食品产业提供了巨大的经济利益。酶工程作为一种新型环保工程，在食品领域具有无限的潜力。

关键词：酶工程；食品；应用；前景

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

1 酶工程概念及生产方法

酶工程又称蛋白质工程学，从应用的目的出发，通过酶学理论与化学工程相结合研究酶。将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等放置在一定的生物反应装置中，利用酶的催化功能，借助工程手段将原料转化为产物的一门新技术。

酶主要来源于微生物、动物和植物。酶的生产是指通过人为的科学计划，并且通过人工控制而获得所需要酶的过程。由于酶在生物体内的含量很低，因此工业上大量的酶是采用微生物的发酵来制取的。酶的生产方法可概括为提取法、发酵法和化学合成法三种。

（1）提取法。提取法采用各种技术，直接将细胞或组织中将酶提取出来。提取法虽简单，但需要充足的原材料，所以广泛应用受到了限制。但在资源丰富的地区，提取法仍然具有应用价值。

（2）发酵法。发酵法主要通过微生物发酵来获得所需酶。一般包括固体发酵、液体深层发酵、固定化细胞发酵和原生质体发酵等多种方式。

（3）化学合成法。化学合成法是20世纪60年代末出现的一种生产酶的技术。但合成法的成本较高，并且只能合成那些已知化学结构的酶。所以，化学合成法目前仍然停留在实验室内合成的阶段。

2 酶工程在食品领域的应用

现代酶工程具有技术先进、投资小、工艺简单、效率高、收益大和污染小等特点。酶作为一种绿色催化剂，已广泛地应用各个生产领域。其催化作用的条件非常温和，可在常温、常压下进行，又有可调控性，食品工业是应用酶工程技术最早和最广泛的行业。其在食品领域可用于食品加工；食品保鲜；食品测量与分析。

（1）食品加工的应用。酶在食品工业中可用于食品加工，比如淀粉、乳品、果汁加工，食物的发酵及成产食品添加剂。与之有关的各种酶如淀粉酶、葡萄糖异构酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等占据酶制剂大半市场。

在生活中，我们常会遇到一些难以处理的肉类，比如一些质地较硬的肉类，牛肉、老动物肉等，这类肉的结缔组织和胶原蛋白质及单性蛋白质含量高而且结构复杂，胶原蛋白是纤维蛋白，其中含有耐热和不耐热两种交联键。嫩质肉类的胶原蛋白中，不耐热交联键多，加热即可破裂，肉就显得滑嫩；而老动物的肉因耐热键多，烹饪时软化较难，肉质显得粗糙，适口性较差，而酶制剂便可作为肉类的嫩滑剂，解决口感的处理问题。

处理一些肉质粗糙的肉类常用的酶制剂有两类：常用一类是植物蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、中华猕猴桃蛋白酶等；另一类是微生物蛋白酶，如米曲霉等。蛋白酶可以将肌肉结缔组织中胶原蛋白分解，可使肉质嫩化。嫩化的肉类品种已经从牛肉扩大到猪肉、家禽等。工业上常将酶涂抹肉的表面或用酶液浸肉软化肉类，酶工程对于改善肉类的质地、增强肉制品的风味，起到了极大的作用。

而用酶法提取的米糠蛋白的溶解性、起泡性、乳化特性和營养性等蛋白不仅可以作为食品中的营养强化剂，还可以作为食品中的风味增强剂。

（2）食品保鲜的应用。食品在加工、运输和保存过程中，由于受到氧气、微生物、温度等使食品发生改变甚至不能食用。现今许多商家大都选用添加防腐剂、保鲜剂或热杀菌等方法来保鲜，但过度加热会使食品的营养流失，防腐剂和保鲜剂也会有致癌的可能性，危害人体健康。酶工程作为一种新型的健康保鲜技术已逐渐进入人们视野。酶制剂可为食品制造一种有利的环境，选用不同的生物酶，使不利食品保质的酶受到抑制或降低其反应速度，从而达到保鲜的目的。葡萄糖氧化酶、溶菌酶等可应用于果汁、罐装食品、脱水蔬菜、鲜奶等各类食物的防腐保鲜。例如葡萄糖氧化酶加在瓶装饮料中，吸去瓶颈空隙中氧而延长保鲜期；溶菌酶对革兰氏阳性菌有较强的溶菌作用，用于肉制品、干酪、水产品等的保鲜；细胞壁溶解酶可消除某些微生物的繁殖，对食品进行保鲜储藏。

（3）食品分析与检测的应用。酶具有特异性，因此，它适合于动植物材料的化合物的定性和定量分析。例如，采用乙醇脱氢酶测定食品中的乙醇含量；采用柠檬酸裂解酶测定柠檬酸的含量等。另外，在食品中加入一种或几种酶，根据它们作用于食品中某些组分的结果，可以简单快捷判断食品质量优劣。

农产品是各种药品、食物的原材料，其质量的好坏直接关系着人类的健康，通过酶制剂也可对农产品进行食品检测，可快速检测出农药残留。

3 酶工程的发展前景

酶制剂是一种生态型高效催化剂，生产和研究至今已有80年的历史。已知的酶的酶有几千种，但是远远不能满足大家对酶的需求。它拥有高效、安全、生态和环保等特点，相信将会成为未来健康食品加工的新主流。

可以预计，随着各种高新技术的广泛应用及酶工程研究工作的不断深入，酶工程研究和酶制剂工业必将取得更快、更大的发展。随着现代生物工程技术的不断发展，未来可以用化学的方法构造出更多适合有用且高效的酶制剂，为人类的生产生活提供更多的便利。酶作为一种绿色环保的高效催化剂，酶工程技术必将也在工业、医药、农业、化学分析、环境保护、能源开发等各个方面发挥越来越大的作用。

4 结语

酶不仅应用与食品领域，在其他领域也得到了广泛应用，当前各国在酶工程研究方面发展迅速，我国对酶工程的研究也一直作重视与开发，但是我国的研究因经济及技术的原因与国外水平存在一定的差距，特别是酶的工艺及质量方面。随着酶工程技术的不断研究，基因工程、细胞工程等高新技术应用于酶工程领域，不断研究开发出更多的新品种、新用途、高活力的酶类，同时酶的各项研究技术也得到更快发展。酶工程的快速发展，将会促进国家经济的飞速发展。

参考文献：

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