❶ 食品工業酶制劑的來源有哪些
食品用酶制劑品種較多，來源更多。具體可查看食品添加劑使用標准中的的食品用酶制劑及其來源名單。
❷ 「酶」的來源是什麼有什麼作用
酶是一種由氨基酸組成的具有特殊生物活性的物質，它存在於所有活的動植物體內，是維持機體正常功能，消化食物，修復組織等生命活動的一種必需物質。
❸ 酶是如何生產的
微生物酶制劑是工業酶制劑的主體。由於酶制劑主要作為催化劑與添加劑使用，它帶動了許多產業的發展。在實際使用中，酶的消費很少，而由它輻射出的實際經濟收益卻很大。固定化酶，就是用物理方法或化學方法將酶固定到某種大分子上面。這種大分子通常是一些不溶性的固體物質。酶和大分子之間可以通過吸附而固定，也可以通過化學反應使酶分子之間或者酶分子跟載體（大分子物質）之間相互聯結起來。
酶存在於動物的臟器和植物的莖、葉、果中，但從這些原料中去提取人們所需要的酶，所得微乎其微。生物學家們在微生物中發現了存在於動、植物細胞中的酶，微生物繁殖非常迅速，細菌每隔20分鍾即能一個變成二個，24小時內能繁殖72代，要是一個也不死，重量可達4722噸。利用微生物的繁殖速度，可以實施酶生產的工廠化。微生物培養易於控制，微生物本身也容易改造。基因工程的崛起，不僅能使微生物產生酶的產量大幅度提高，而且還能使經過基因改造的微生物生產出動、植物的酶。
❹ 食品酶學食品工業中應用的酶制劑主要為什麼，大多來源於
酶制劑在食品工業中的應用作為一種食品添加劑，與傳統的化學法，如酸法、鹼法加工食品相比，酶技術具有顯著的優越性。首先，酶的催化反應具有高度專一性和高效性，酶制劑用量小，經濟上合算；再次，酶反應條件溫和，營養成分損失少，易操作，能耗低。因此，酶工程技術在食品的各個領域得到了廣泛應用，如製糖業、釀造業、肉類工業、焙烤業以及乳品工業和果蔬加工業等。
酶主要來源於植物、動物和微生物。最早人們多是從動物或植物組織中提取的，例如從動物的胰臟及胃、木瓜、菠蘿等中提取各種酶。但動物和植物生長周期長，成本高，又受地理、氣候、季節等因素的影響而不適宜於大規模生產酶制劑。目前，工業上應用的酶大多採用微生物發酵法生產。近年來，隨著基因工程技術的快速發展，為提高酶產量和新品種的開發開辟了新途徑。以上供參考。
❺ 酶主要來源於哪裡
在學習化學時，你一定學到「催化劑」這個詞，催化劑的作用是能加速化學反應的速度。隨著科學技術的發展，人們發現可用「酶」作催化劑，取代以往的化學催化劑。那麼，「酶」究竟是什麼東西呢?酶是存在於生物體內，由細胞製造的具有催化功能的蛋白質。任何生物體都像一個復雜而完善的「化工廠」，生物體內的一切化學反應都是在酶的作用下完成的。
那麼，什麼是酶工程呢?酶工程是指用生物酶代替化學催化劑進行工業化生產的技術體系。酶比化學催化劑的催化速度要快1000萬到100億倍，而且不需要高溫、高壓等苛刻條件，只要在常溫常壓條件下，就能進行生物化學反應。因此，利用酶的這些特性建立起來的酶工程，有著其他化學工程技術無法與之相比的優點。一旦酶能夠在工業上得到廣泛應用，就可以達到簡化工藝、降低能源消耗、節省設備投資和減少環境污染等目的，使工業面貌明顯改觀。
酶的主要來源是微生物。因此，酶工程的一大任務就是利用微生物生產酶。為此，許多國家都建立了生產酶的產業。現在，科學家從微生物中發現的酶已有2500多種。
酶工程是生物工程中的重要領域之一，它能達到高效高產的目的，有著十分廣闊的發展前景。
❻ 酶制劑的生產
你的描述太簡略了。
大致生產流程是：
菌種-種子瓶-種子罐-發酵罐-提取-配製。
種子罐是擴配作用使菌體數量變得龐大，發酵是菌體數量再次增加並大量產酶過程，提取是提取純化濃縮過程，配製是加防腐劑和標准化過程。
❼ 工業生產上一般都以什麼為主要來源進行酶的生產
來源於哪些生物的酶被廣泛的應用在工業生產領域
酶的生產和應用，在國內外已具有80多年歷史，進入20世紀80年代，生物工程作為一門新興高新術在我國得到了迅速發展，酶的製造和應用領域逐漸擴大，酶在紡織工業中的應用也日臻成熟，由過去主要用於棉織物的退漿和蠶絲的脫膠，至現在在紡織染整的各領域的廣泛應用，體現了生物酶在染整工業中的優越性。現在酶處理工藝已被公認為是一種符合環保要求的綠色生產工藝，它不僅使紡織品的性能得到改善和提高，又因無毒無害，用量少，可生物降解廢水，無污染而有利於生態環保的保護。同時，生物酶也應用於治理室內裝修污染領域，通過吞噬、分解，來消除室內裝修產生異味、甲醛等污染。 生物酶是具有催化功能的蛋白質。像其他蛋白質一樣，酶分子由氨基酸長鏈組成。其中一部分鏈成螺旋狀，一部分成折疊的薄片結構，而這兩部分由不折疊的氨基酸鏈連接起來，而使整個酶分子成為特定的三維結構。生物酶是從生物體中產生的，它具有特殊的催化功能，其特性如下：高效性：用酶作催化劑，酶的催化效率是一般無機催化劑的10^7~10^13倍。
專一性：一種酶只能催化一類物質的化學反應，即酶是僅能促進特定化合物、特定化學鍵、特定化學變化的催化劑。
❽ 常用的工業酶有哪些
酶制劑工業是知識密集的高科技產業,是生物工程的經濟實體。據台灣食品工業發展研究所統計,全世界酶制劑市場以年平均11 %的速度逐年增加。從1995 年的12. 5 億美元增加到1999 年的19. 2 億美元,預計到2002 年市場規模將達到25 億美元。就酶在各領域的應用來說,食品、飼料工業用量最大,占銷售總額的45 % ,洗滌劑佔32 % ,紡織工業佔11 % ,造紙工業佔7 % ,化學工業佔4 %。權威部門預測1997 年至2002 年,5 年中酶制劑市場的發展趨勢,食品用酶將由7. 25 億美元增至11. 76 億美元,年增長率11. 4 %;洗滌劑用酶將由4. 89 億美元增到8. 48 億美元,年增長率13. 3 %;紡織用酶將由1. 65 億美元增到2. 58 億美元,增長率10. 3 %;造紙工業用酶將由1 億美元增加到1. 92 億美元,年增長率為最高,達到16. 2 %;化學工業將由0. 61 億美元增加到0. 96 億美元, 年增長率10. 5 %。與1985 年時,食品工業用酶占酶制劑市場62 % ,洗滌劑用酶佔33 % ,製革紡織工業用酶佔5 %相比,其明顯的變化是,非食品工業用酶領域在迅速擴大,反映了人們對環保意識的增強。
在全世界上百個有名的酶制劑企業中, 丹麥NOVO 公司牢牢把持著龍頭地位,佔有50 %以上市場份額,傑能科則其次,佔25 %左右市場份額,其它各國酶制劑生產企業分享餘下的25 %市場份額。
工業上使用的酶制劑基本上分為二類:一類是水解酶類,包括澱粉酶、纖維素酶、蛋白酶、脂肪酶、果膠酶、乳糖酶等,佔有市場銷售額的75 %以上。目前約有60 %以上的酶制劑已用基因改良菌株生產,NOVO 公司使用的菌種有80 %是基因重組菌株。第二類是非水解酶,占市場銷售額10 %左右,並有逐年增大的傾向,主要是分析試劑用酶和醫葯工業用酶。
食品工業中,用於澱粉加工的酶所佔比例仍是最大,為15 %;其次是乳製品工業,佔14 %。酶在食品、紡織、製革工業等傳統的應用雖然已相當廣泛,技術上也已很成熟,但是仍在不斷發展。以下就近年來對酶的生產安全與在工業應用方面的新發展作一簡單介紹:
1 酶制劑生產的安全衛生管理
我國加入WTO 在即,對於酶制劑生產的安全衛生管理不可不加註意。食品用酶制劑國外是作為食品添加劑的,對其安全衛生規定很嚴。酶本身雖是生物產品,比化學製品安全,但酶制劑並非單純製品,常含有培養基殘留物、無機鹽、防腐劑、稀釋劑等。在生產過程中還可能受到沙門氏菌、金黃葡萄球菌、大腸桿菌之污染。此外還可能會含生物毒素,尤其是黃麴黴毒素,即使是黑麴黴,有些菌種也可能產生黃麴黴毒素。黃麴黴毒素或由於菌種本身產生或由於原料(霉變糧食原料) 所帶入。此外培養基中都要使用無機鹽,難免混入汞、銅、鉛、砷等有毒重金屬。為保證產品絕對安全,對原料、菌種、後處理等道道工序都要嚴格把關。生產場地要符合GMP(Good Manufactur2ing Practice 即良好的生產規程) 要求。對酶制劑產品的安全性要求,聯合國糧農組織(FAO) 和世界衛生組織(WHO) 食品添加劑專家委員會(Joint FAO/ WHO Expert Committee on Foodadditives , J ECFA) 早在1978 年WHO 第21 屆大會提出了對酶制劑來源安全性的評估標准:
(1) 來自動植物可食部位及傳統上作為食品成份,或傳統上用於食品的菌種所生產的酶,如符合適當的化學與微生物學要求,即可視為食品,而不必進行毒性試驗。
(2) 由非致病的一般食品污染微生物所產的酶要求作短期毒性試驗。
(3) 由非常見微生物所產之酶要作廣泛的毒性試驗,包括老鼠的長期喂養試驗。
這一標准為各國酶的生產提供了安全性評估的依據。生產菌種必須是非致病性的,不產生毒素、抗生素和激素等生理活性物質,菌種需經各種安全性試驗證明無害才准使用於生產。對於毒素之測定,除化學分析外,還要做生物分析。英國對添加劑的安全性是由化學毒性委員會
(簡寫COT) 進行評估的,並向政府專家咨議委員會FACE(食品添加劑和污染委員會) 提出建議。COT最關心的是菌種毒性問題,建議微生物酶至少做90天的老鼠喂養試驗, 並以高標准進行生物分析。COT 認為菌種改良是必要的,但每次改良後應作生物檢測。美國對酶制劑的管理制度有二種: 一是符合GRAS( General recognized as safe) 物質;二是符合食品添加劑要求。被認為GRAS 物質的酶,在生產時只要符合GMP 就可以。而認為食品添加劑的酶,在上市前須經批准,並在聯邦管理法典(CFR , TheCode of Federal Regulation) 上登記。申請GRAS 要通過二大評估,即技術安全性和產品安全性試驗結果的接受性評估。GRAS 的認可除FDA 有權進行外,任何對食品成份安全性具有評估資格的專家也可獨立進行評估。在美國用以生產食品酶的動物性原料,必須符合肉類檢驗的各項要求,並執行GMP 生產,而植物原料或微生物培養基成份在正常使用條件下,進入食品的殘留量,不得有礙健康。所用設備、稀釋劑、助劑等都應是適用於食品的物質。須嚴格控制生產方法及培養條件,使生產菌不致成為毒素與有礙健康之來源
此外,近年來世界食品市場推行KOSHER 食品認證制度,即符合猶太教規要求的食品制度。有了KOSHER 證書,才可進入世界猶太組織的市場。在美國不僅是猶太人,連穆斯林、素食者、對某些食物過敏的人,大多數也購買KOSHER 食品。按規定KOSHER 食品中不得含有豬、兔、馬、駝、蝦、貝類、有翼昆蟲和爬蟲類的成份。加工KOSHER 食品的酶制劑同樣要符合KOSHER 食品的要求。故國外許多食品酶制劑都有符合KOSHER 食品的標記。要將我國酶制劑向海外開拓,對此不可不加以注意。符合KOSHER 食品要求由專門權威機構審批,比FDA 還嚴。
2 酶在工業中的新用途
2. 1 功能性低聚糖的製造
近20 年來,以雙歧桿菌、乳酸菌為主的益生菌和以低聚果糖、異麥芽糖、低聚半乳糖為首的益生原作為新一代保健食品在世界各國廣泛流行。通過酶法轉化的各種功能性低聚糖年銷售量已超過10 萬噸。功能性低聚糖是指那些人體不消化或難消化吸收的低聚糖,攝取後直入大腸,選擇性地被人體自身的有益菌(雙歧桿菌等) 所優先利用。使體內雙歧桿菌成倍、上百倍地增殖而促進宿主的健康,故也稱為雙歧因子。這些低聚糖也不被齲齒病源突變鏈球菌所利用,食之不會引起蛀牙。每天攝取3～10 g 功能性低聚糖,可改善胃腸功能,防止便泌和輕度腹瀉,減少腸內毒素生成和吸收,提高機體抗病免疫功能。功能性低聚糖正在成為21 世紀流行的健康糖源。
(1) 異麥芽低聚糖:是難消化低聚糖,不被唾液、胰液所分解,但在小腸可部分被分解和吸收。熱值約為蔗糖和麥芽糖的70 %～80 %。對腸道直接刺激性較小。小鼠急性毒性試驗LD50 為44g/ kg 以上,安全性不遜於蔗糖和麥芽糖。人體最大無作用量1. 5 g/ kg (攝取後24 小時不發生腹瀉之上限量) ,而其它難消化低聚糖或糖醇的最大無作用量只有0. 1～0. 4 g/ kg。攝取異麥芽糖16g ,一周後腸道中雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌明顯增加,而擬桿菌、梭狀桿菌等有害菌受到抑制,便秘改善,糞便pH 下降,有機酸增加,腐敗物減少。小鼠試驗表明,攝取異麥芽糖後免疫力增強,血脂改善。異麥芽糖在高溫、微酸性和酸性環境下穩定,可以添加於各種食品和飲料中。
異麥芽低聚糖是澱粉經α- 澱粉酶液化,β- 澱粉酶糖化和α- 葡萄糖苷酶轉苷反應而生成的包括含α- 1 ,6 鍵的異麥芽糖,潘糖,異麥芽三糖等分枝低聚糖的糖漿。市場上的異麥芽糖分含量50 %與90 %兩種,後者是將含量50 %的異麥芽糖用離子交換法或酵母發酵法去除葡萄糖而成。粉狀糖是糖漿經噴霧乾燥而成。
生產異麥芽糖的α- 葡萄糖苷酶是黑麴黴生產糖化酶之副產品,將糖化酶發酵液經離子交換吸附去除所含α- 葡萄糖苷酶經洗脫濃縮而成。雖然發表過不少培養黑麴黴生產α- 葡萄糖苷酶的研究的報道,但未見用於商品生產。用α- 葡萄糖苷酶轉化麥芽糖生產異麥芽低聚糖,其生成量一般僅50 %左右,另外還含有20 %～40 %的麥芽糖與葡萄糖。為了提高異麥芽低聚糖產量,曾有不少研究報導,例如使用臭麴黴α- 葡萄糖苷酶,產品中潘糖產量可達30 %葡萄糖量可降至20 %。高崎發現脂肪嗜熱芽孢桿菌所產普魯蘭酶在高濃度麥芽三糖存在下有轉苷作用。將其結構基因導入枯草桿菌NA - 1 ,生產的新普魯蘭酶,與枯草桿菌糖化型α- 澱粉酶(可產生麥芽三糖) 一起作用於澱粉,異麥芽低聚糖的產率可達60 % ,而葡萄糖含量由40 %降至20 %。為了提高黑麴黴α- 葡萄糖苷酶的活力,東京大學生物工程系將α- 葡萄糖苷酶基因AGLA 導入黑麴黴GN - 3 ,得到轉化子GIZ 155 - A3 - 4 ,產酶能力提高了11 倍。
目前我國生產異麥芽糖的企業多達50～60 家,生產能力約5 萬噸以上,α- 葡萄糖苷酶的用量以0. 1 %計,需50 噸,消耗外匯甚巨(以每噸75 萬元計,就需3750 萬元人民幣) 。有必要立足自給。
(2) 海藻糖:是二分子葡萄糖以α,α- 1. 1 鍵連結而成的非還原性低聚糖。廣泛存在於動植物和微生物(如菌覃、海藻、蝦、啤酒酵母、麵包酵母) 中,是昆蟲主要血糖,作為飛翔時之能源來利用。海藻糖能保護某些動植物適應乾燥和冰凍的環境。海藻糖是一種很好的糖源,因非還原性,故耐酸耐熱性好,不易同蛋白質、氨基酸發生反應。對澱粉老化,蛋白質變性,脂肪氧化有較強抑製作用。此外還可消除某些食物之苦澀味、肉類之腥臭。海藻糖不被齲齒突變鏈球菌利用,食之不會引起蛀牙。活性乾酵母的活存率全賴酵母細胞中海藻糖含量所決定。過去海藻糖系從酵母中提取(最大含量也只有20 %) ,成本甚高,每公斤高達2～3 萬日元。現在可以用酶或發酵法生產,成本大大下降。久保田等從節桿菌、小球菌、黃桿菌、硫化葉菌等土壤細菌中發現一組海藻糖生成酶(海藻糖合成酶 MTSASE 與麥芽低聚糖海藻糖水解酶MTHASE) ,當將其同異澱粉酶、環糊精生成酶、α- 澱粉酶、糖化酶一起作用於液化澱粉時,可得到85 %收率的海藻糖。
(3) 帕拉金糖( Palatinose) 學名為異麥芽酮糖( Isomaltotulose) :以蔗糖為原料,經產朊桿菌或普利茅斯沙雷氏菌的α- 葡萄糖基轉移酶(又稱蔗糖變換酶Sucrose multase) 的作用,蔗糖分子的葡萄糖和果糖由α- 1 ,2 鍵結合轉變為α- 1 ,6 鍵結合而成。由於結構的改變,其甜度減少到蔗糖之42 % ,吸濕性較低,對酸的穩定性增加,耐熱性略為降低,生物學、生理學特性發生改變,不能為多數細菌、真菌所利用。食後不被口腔、胃中的酶所分解,直到小腸才可被酶水解成為葡萄糖和果糖而進入代謝。帕拉金糖不為口腔齲齒突變鏈球菌所利用,食之不易發生蛀牙,食後血糖也不會迅速升高,故可為糖尿病人使用。
帕拉金糖在低水份和低pH 下便會失水而縮合成為2～4 個分子的低聚帕拉金糖,甜度為蔗糖之30 % ,不為腸道消化酶所消化,食後可直達大腸而為雙歧桿菌選擇性利用,起到雙歧因子的保健作用。將帕拉金糖在高溫高壓下,用雷尼爾鎳為催化劑氧化便生成帕拉金糖醇。這種糖醇甜度為蔗糖的45～60 % ,熱值為蔗糖的二分之一。食後不易消化吸收,不會引起血糖和胰島素升高,不會引起蛀牙,適合糖尿病人、老人、肥胖者作甜味劑。因其物理性質酷似蔗糖,可用其製作低熱值糖果,是國際上流行的新一代甜味劑。上述三種糖在歐美、日本等已經大量生產,並被廣泛利用;而在國內雖已研究成功,但在生產和應用上尚存在不少阻力。
(4) 低聚果糖:是以蔗糖為原料經黑麴黴β2果糖基轉移酶的作用,將蔗糖分子的D2果糖以β22 ,1 鏈連接123 個果糖分子而成的蔗果三糖、蔗果四糖以及蔗果五糖與蔗糖、葡萄糖以及果糖的混合物,甜度為蔗糖的60 %。用離子交換樹脂將其中葡萄糖與果糖除去後,可得到含低聚果糖95 %以上的產品,甜度為蔗糖的30 %。低聚果糖的主要成份蔗果三糖與蔗果四糖在人體中完全不被唾液、消化道、肝臟、腎臟中的α2葡萄糖苷酶水解,本身是一種膳食纖維,食後可直達大腸,為大腸中的有益細菌優先利用。食低聚果糖不會引起血糖、胰島素水平的升高,熱值為1. 5kCal/ g ,通過雙歧桿菌的增殖,腸道得以凈化,肌體免疫力增強,營養改善,血脂降低。以年齡50～90 歲老人進行試驗,日食低聚果糖8g ,8 天後腸道雙歧桿菌可由5 %增加到25 %。便秘者食用低聚果糖每天5～6g ,4 天後80 %便秘者症狀改善,糞便變為柔軟,色澤轉黃,臭味減少,腸道腐敗得到控制。
低聚果糖也存在於菊芋、菊苣、蘆筍等植物,西歐都用菊粉做原料,用菊粉酶局部水解而成。日本政府將低聚果糖批准為特定保健食品;西歐、芬蘭、新加坡、台灣等地將低聚果糖作為功能性食品配料,廣泛使用在各種食品。我國大陸低聚果糖的年生產能力為15000 噸,廣東江門量子高科10000 噸,雲南天元3000 噸,張家港梁豐1000 噸,廣西大學奧立高500 噸。此外五糧液釀酒公司、上海中科生物醫學高科技開發有限公司也在銷售。
(5) 低聚木糖的特點是對酸、熱穩定性強,故可用於果汁等酸性飲料,因其不被多數腸道細菌利用,只有雙歧桿菌等少數細菌能利用,因此是一種強力雙歧因子,每天攝取0. 7g 即可見效。這種糖是以玉米芯為原料,提取其木聚糖後,用麴黴木聚糖酶水解而得。由日本三得利公司首先生產,我國山東龍力公司在中國農大的支持下開發成功。山東食品發酵研究院亦已宣告研製成功。此外,其它功能性低聚糖如低聚半乳糖,低聚甘露糖等我國也已開發成功。
2. 2 酶用於功能性多肽的生產
近年發現蛋白酶水解蛋白質生成的肽類,其吸收性比蛋白質或由蛋白質的組成的氨基酸為好,因此可作為輸液、運動員食品、保健食品等。在蛋白質水解物中,有些肽具有生理活性功能,如酪蛋白經胰酶或鹼性蛋白酶水解可生成酪蛋白磷酸肽(CPP) ,具有促進Ca 、Fe 吸收的功能。由魚肉、大豆、酪蛋白經酶水解得到的水解物中含有一種氨基酸,序列是Ala - Val - Pro - Tyr - Pro - Gln - Arg 的七肽,是一種血管緊張素轉化酶抑制劑(ACEI , An2giotensin Converting Enzyme Inhibitor) 。它可同血管緊張素相結合影響其活性的表達,從而防止血壓升高,是較理想的降壓保健食品。由不同蛋白質原料,不同的蛋白酶水解得到不同結構的肽類中,有些肽還具有降血脂,促進酒精代謝、抗疲勞、抗過敏的生理功能。常食豆醬、豆豉、納豆、乳腐等釀造食品有益健康,原因也在此。腖是細菌培養基原料,因發現其有生理功能,竟
然也有人將它裝入膠囊,當保健品銷售,獲利甚豐。
2. 3 酶用於油脂工業
酶在油脂工業上的應用還處於萌芽階段。(1) 纖維素酶、半纖維素酶用於榨油工業:油料用溶劑抽提油後,殘渣中殘留溶劑很難完全去除,影響飼料應用,為此日本開發了採用纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶分解植物組織,來提取油脂。方法是將油橄欖、菜籽等先經破碎或熱處理,然後加半纖維素酶反應數小時,離心分離油脂和渣粕。這種工藝已用在橄欖油、桔油提取上,菜籽油已進入中試階段。在動物油脂生產上,利用蛋白酶處理,使蛋白質同油脂分離,因可避免高溫處理,油脂的質量也就更好。為了去除油脂殘余卵磷脂,使用磷酸酯酶去除油中水溶性卵磷脂。
(2) 製造脂肪酸
脂肪酶對底物有位置專一性和非專一性之分,此外對底物脂肪酸鏈長、不飽和度也有選擇性,用對位置無專一性脂肪酶水解豬油生產脂肪酸,作為製造肥皂的原料。用對不飽和脂肪酸酯無作用的脂肪酶,水解魚油時,因對高度不飽和脂肪酸DHA 的甘油三酯難水解而保留下來,用此法來製造DHA 等ω3 脂肪酸。
(3) 酯交換
利用脂肪酶之酯交換作用,改變油脂脂肪酸組成可改變油脂性質,例如用棕櫚油改性成為可可脂。
2. 4 轉谷醯胺酶( TGASE) 用於肉類加工轉谷醯胺酶可催化蛋白質分子中谷氨酸殘基上γ2醯胺基和各種伯胺間的轉醯基反應,當蛋白質中賴氨酸殘基的ε2氨基作為醯基受體時,可在分子間形成ε2(γ2Gln) Lys 共價鍵而交聯,從而可增加蛋白質之凝膠強度,改善蛋白質結構和功能性質,利用此作用,可將低值碎肉重組,改善魚、肉製品外觀和口感,減少損耗, 從而提高經濟價值。還可將Met .Lys. 等必須氨基酸導入缺乏此氨基酸的蛋白質而改善營養價值。此酶也可用於毛織物加工,用於酶的固定化或將不同分子進行聯結,將抗體與葯劑進行聯結等。生產菌種為茂原鏈輪絲菌( S t reptoverticill ummobaracens) ,日本已商業化生產,我國無錫輕工業大學也已研究成功,轉入試生產階段。
2. 5 酶在果蔬加工上的新用途
(1) 原果膠酶用於果膠提取:
果實中的果膠在未成熟前是以不溶性的原果膠形式存在的,在水果成熟過程中逐漸轉變成可溶性之果膠。原果膠也可在酸、熱作用下轉變為可溶性。由枯草桿菌、黑麴黴、酵母、擔子菌所生產的原果膠酶已被開發用於桔皮、蘋果、葡萄皮、胡蘿卜中果膠的提取。用酶法提取果膠與酸熱法相比工藝簡單,無污染,成本低,產品質量除含糖量稍高外,無甚區別。
(2) 粥化酶(Macerating enzymes) 之用於提高果
汁得率:
粥化酶是果膠酶、半纖維素酶(包括木聚糖酶、阿拉伯聚糖酶、甘露聚糖酶) 、纖維素酶之混合物,作用於潰碎果實,對促進過濾,提高果汁收率的效果比單一果膠酶為好。已是果汁加工主要的酶。
(3) 真空或加壓滲酶法處理完整果蔬:
利用加壓或真空浸漬果蔬,使果膠酶滲入細胞間隙或細胞壁中而起作用。此法已用於完整桔子的軟化,桔皮容易剝除。還用於桃肉硬化處理,將果膠甲基酯酶與 Ca2 + 滲入桃肉,可使罐頭糖水桃子硬度提高4 倍(因脫甲酯之果膠可同Ca2 + 結合而增強硬度) 。腌制蔬菜用此法處理可防止軟化而保持脆性。此法也用於桔皮之柚苷酶脫苦處理, 脫苦率達81 %。
(4) 柒酶用於去除酚類化物
澄清果汁經超濾過濾,濃縮後仍發生白色混濁,此乃由於果汁中酚類化合物所引起,為此在過濾前可用柒酶處理,使之氧化聚合成不溶性高分子而過濾去除之。
(5) 果膠酶用於洗清濾膜果膠污染物。
(6) β2葡聚糖酶用於去除葡萄汁中由感染Cot rytis cinerea 而產生的β- 葡聚糖,Vinozyme促使不溶物沉降。
2. 6 酶在紡織工業上的應用
棉布用澱粉酶退漿已有100 多年歷史了,隨著酶制劑工業的發展,纖維素酶、果膠酶、木聚糖酶、柒酶、蛋白酶等酶類先後被紡織工業所採用。
(1) 棉布整理用酶
隨著牛仔服的流行,纖維素酶整理棉布,改善織物觀感和手感,已受到紡織業的廣泛重視。纖維素酶作用於天然纖維非結晶區,使纖維發生部分降解和改性,可使織物柔軟、光潔、手感和外觀舒適。通常用酶處理以後,棉布重量減輕3～5 % ,但牢度要損失20 %左右。在發達國家為追求時尚,不在乎布的牢度。
過氧化氫酶常用於經H2O2 漂白後除去殘留的H2O2 , 最近發現A rthromyces ramosus , 鬼傘菌Coprinus cinereus可大量生產過氧化氫酶,過氧化氫酶也用於洗滌劑。果膠酶用於棉布整理,主要是分解棉、麻織物纖維表面的果膠,以利漂白與染色。柒酶是種酚氧化酶,以O 為H 受體,主要用在牛仔布靛藍染色時脫色處理,NOVO 公司採用基因技術改良黑麴黴生產。柒酶也可作用於木質素,有分解木質素的作用。木聚糖酶用於布坯漂白處理,可去除木質素及粘附纖維上之棉子殼。
(2) 毛織物蛋白酶防氈縮整理
毛織品若不經整理水洗後便發生收縮氈化不能再穿(如劣質羊毛衫洗滌後縮得很小) ,必須防縮防氈化處理,洗後才能保持原狀。防氈化防腐處理已有100 多年歷史,過去用氯、H2O2 、過硫酸鹽處理,污染嚴重,90 年代才開發了無氯防縮劑。利用蛋白酶改變羊毛結構可用於防氈防縮處理,40 年代就有人研究,60 年代日本報道,用木瓜酶處理可防氈縮,並可進行低溫染色,提高染色率,減少污水,改善毛織物手感和觀感。70 年代我們也曾試用酸性蛋白酶處理,進行低溫染色,取得良好結果,染色率提高3. 6 % ,污水減少62 %。每千錠斷紗率降到145 根,抗伸力、抗拉力、手感都有明顯提高。80 年代以來,酶法防氈縮在國內外重新引起重視,日、英、美等國發表了大量研究文章,取得了一定進展。研究過的蛋白酶有胰酶、木瓜酶、鹼性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶等,相信不久這些工藝會成熟而得到推廣。
2. 7 酶在造紙工業上的應用
造紙工業是環境污染的重要源頭。隨著人們對環保意識增強,造紙工業使用生物技術受到了重視。酶法生產紙漿引起了各國濃厚興趣,關鍵是降解木質素。最近國內有人利用多種微生物作用製造紙漿,已經取得可喜進展,目前正在籌備擴大試驗。酶在造紙工業的應用現在主要是脂肪酶用於原木脫樹脂,纖維素酶半纖維素酶和脂肪酶用於廢報紙回收後脫油墨;以及木聚糖酶用於紙漿漂白。
(1) 原木脫樹脂:
造紙用的原木因含樹脂,打漿抄紙時,樹脂污染設備,影響生產,降低紙品質量。為此需要在室外堆放很長時間(3 個月以上) ,使樹脂分解。這樣影響生產周期,還佔用大片場地。日本造紙研究機構對原木成份進行研究,發現樹脂的成份中96 %是油酸和亞油酸,使用脂肪酶處理就可除去。自從90 年代在生產上採用後,紙品的質量提高,原木堆積成本下降,樹脂吸附劑用量減少,經濟效益提高。當時所用脂肪酶由NOVO 公司供應,在pH6～10 ,40～60 ℃作用良好,近來又發現使用耐熱性70 ℃的脂肪酶效果更佳。
(2) 紙漿漂白:
紙漿為了除去色素來源木質素,要用氯、次氯酸、二氧化氯等氯化物處理,污染嚴重,因此60 年代就有人考慮用木質素酶將其分解。木質素是以苯基丙烷為骨乾的高分子聚合物,只有將其分解木質素才會崩解。已發現對木質素有分解力的酶有木質素過氧化酶 (L IP) 、錳依賴性過氧化酶(MNP) 、柒酶(LAC) ,但至今未找到適用的木質素酶。近年芬蘭提出了一種化學和酶法相結合的處理法,取得了較好的效果。先用木聚糖酶切斷木質素同纖維素之間的聯系物(木聚糖和半纖維素) ,使木質素游離,再用鹼蒸煮後,由紙漿游離出的木聚糖可再次吸附在纖維的表面,用木聚糖酶將其分解,可增加孔隙,於是氯素的浸透性提高,並使木質素容易從紙漿內部出來,此工藝活性氯用量可減少30 %。
(3) 廢報紙回收利用中的脫墨
廢紙回收後打紙漿時,需用鹼、非離子表面活性劑、硅酸鈉及H2O2 進行脫墨處理。日本在脫墨時添加鹼性纖維素酶、半纖維素酶0. 1 %反應2 小時,抄紙白度可提高4～5 % ,強度並未降低。由於防止油墨印刷品弄臟手,油墨中加有亞油酸、亞麻酸和油酸等的高級三甘油酯,故脫墨時再添加脂肪酶效果更好,白度可提高2. 5 %。廢報紙脫墨,我國山東大學也進行過不少研究。
2. 8 其它
植酸酶除作為飼料添加劑用以提高飼料中有機磷的利用率,減少糞便中磷對環境的污染,節省飼料另加磷酸鹽用量。近年植酸酶還用於釀造,以改善原料中磷的利用,以及用於去鉀大豆蛋白食物的生產,成為腎臟病人蛋白質的來源。α- 葡萄糖基轉移酶還用於甜葉菊加工,用以脫苦澀味。澱粉的液化和糖化幾乎佔了工業上酶反應的絕大部分,由於目前的酶液化、糖化要在不同pH 和溫度下進行,為簡化工藝、節省水和能源,有必要開發耐酸性高溫α2澱粉酶和耐熱性糖化酶,如果α2澱粉酶可在pH4. 5 時進行液化,而糖化酶能在60 ℃以上溫度下進行,試想將這些帶來多大的效益? 不僅如此在pH4. 5 液化,還可避免麥芽酮糖生成。耐酸性α2澱粉酶和耐熱性糖化酶在國外已經進行多年研究,已有不少報道。例如日本報道已選育出一株耐酸性α2澱粉酶( KOD - 1) ,在30 %澱粉漿中,pH4. 5 ,105 ℃下反應10 分鍾,殘留酶活75 %。將該酶在pH4. 5 ,60 ℃時液化30 %粉漿60 分鍾,得到DE14 液化液,加糖化酶0. 1 %糖化48 小時,葡萄糖含量達95. 5 % ,與對照枯草桿菌α2澱粉酶的結果於pH5. 8 液化者相同(葡萄糖含量95. 7 %) 。此外,利用蛋白質工程將地衣芽孢桿菌α2澱粉酶分子中7個蛋氨酸用其它氨基酸置換後,耐酸性增強。這類酶的產業化一旦成功,將大大改變糖化有關工業的面貌。
3 結束語
隨著世界能源的日益減少,而人口卻在不斷增加,水資源和糧食日見短缺。由於人類對環保意識的加強,使得工業界用酶來改革傳統工藝的需求更為迫切。因此,提高酶的產量,降低生產成本,開發酶的新品種、新用途更是當務之急。基因工程、蛋白質工程的發展,為酶制劑工業發展創造了有利條件。開發耐熱、耐酸鹼,對底物有特殊作用的酶,以及將動植物生產的酶改由微生物發酵方法來生產,或者將還不能使用的微生物所產的酶改由安全菌種來生產,都將成為現實。