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论述啤酒生产中应用酶加工技术

的途径与可行的工艺方法

摘要：随着啤酒工业的迅速发展，啤酒工业应用酶制剂的领域也不断拓展，酶制剂在啤酒生产中的应用可以提高啤酒的质量.降低成本，并且改进啤酒酿造的工艺过程。本文论述了啤酒生产中所需的酶及其加工技术的途径和酶应用于啤酒生产可行的工艺方法。

关键字：啤酒；酶；途径；工艺；

Discuss the application of the way of enzyme

treating technology and possible techniques in beer production Abstract：With rapid development of beer industry, enzyme is used in beer industry more and more.The application of enzyme could improve beer quality, reduce of production cost and innovate the beer brewing techniques. In this paper, the enzymes used in beer production ,the enzyme treating technology and the possible techniques of enzyme application were discussed.

Keywords：beer; enzyme; pathway;

啤酒的生产与酶有着千丝万缕的联系，但是传统的啤酒生产中所用的酶都是利用内源性酶实现物质转化。然而，随着啤酒工业的发展和消费者对于啤酒质量及风味要求的提高，如何降低生产成本，缩短生产周期，开发新产品成为企业发展的瓶颈，酶制剂的应用就成为了一个突破口。

酶制剂在啤酒生产中的应用，使外加性酶成为传统酿造的补充手段，不仅可降低啤酒的成本还可以提高其质量。实际上，从辅料液化、糖化到发酵等整个啤酒生产过程都涉及到酶制剂。目前在啤酒生产过程中常用的酶制剂有α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶、半纤维素酶、蛋白酶等[1]。啤酒加工许多工艺都由酶的特性来决定，因此许多工艺也因为酶的性质而加以修改，本文还将给出可行的工艺路线及要点。

1.啤酒生产中所用的酶制剂及其应用原理

在啤酒生产中使用酶制剂有许多的优点:①可提高辅料比，降低生产成本:②在糖化或发酵前添加高转化率糖化酶，能提高啤酒发酵度;③可弥补麦芽质量差的缺陷;④减少或不使用麦芽糊化，降低啤酒色度，提高非生物稳定性;⑤提高过滤速度及出酒率;⑥操作方便，便于控制;⑦大麦中含有较多的压葡聚糖酶的前提下，可用大麦取代部分麦芽;⑧生产干啤酒，增加啤酒的品种;⑨增加生产锅次，提高效率及设备利用率。⑩防止啤酒老化。

啤酒酿造过程通常是：制麦工序、糖化工序、发酵工序、贮酒工序、过滤工序、包装工序。如今酶制剂已应用于啤酒生产的各个工序中。

1.1辅料糊化过程添加的酶制剂

α-淀粉酶一般分为高温、中温和低温淀粉酶，高温淀粉酶作用温度在95～100℃；中温淀粉酶作用温度在70～90℃；低温淀粉酶作用温度在30～45℃。在高温条件下，淀粉易吸水膨化，细胞壁容易破坏，而酶制剂在高温下活力加剧，随机水解淀粉、可溶性淀粉中的α-1，4葡萄糖苷键，产生可溶性糊精和低聚糖，迅速降低淀粉溶液的粘度，利于传质传热、提高料液的流动性，加快液化速度,使淀粉糊化和液化交替进行、相互促进、协调，使淀粉黏度下降，淀粉液化成糊精[2]。

1.2 糖化过程中添加的酶制剂

1.2.1β-淀粉酶

β-淀粉酶又称淀粉α-1、4麦芽糖苷酶，β-淀粉酶不能降解淀粉，但是它可以逐步作用于溶液中的直链糊精和可溶性淀粉链。它是一个外切酶，与淀粉底物作用时，从α-1、4糖苷键的非还原未端顺次切下一分子麦芽糖和一个少了两个葡萄糖残基的寡糖，但它不能水解淀粉分支处的α-1，6糖苷键或紧邻着的α-1，4键。因此β-淀粉酶单独作用时，能把直链淀粉完全降解成麦芽糖，它可以把支链淀粉的外侧链降解成麦芽糖，留下β-界限糊精的残基，而α-1，6支链点外面的外侧链则降解成两个或三个葡萄糖残基[3]，β-淀粉酶的最适宜pH值范围为5~6，最适宜温度是55℃。该酶广泛存在于植物（大麦、小麦、山芋、大豆等）和微生物（芽孢、假单孢杆菌、放线菌等）中。工业上植物β-淀粉酶主要从麸皮、山芋淀粉的废水以及大豆提取蛋白后的废水中提取。

1.2.2普鲁兰酶

普鲁兰酶是一种能在低pH值下应用的热稳定脱支酶，能水解淀粉和糊精中

的支链α-D-1，4葡萄糖苷键的直链低聚糖。由于α-淀粉酶和β-淀粉酶对支链淀粉不起作用，这使得麦汁中存在一定量的界限糊精，界限糊精酶的最佳作用温度是55～60℃，失活温度是65℃，而外加普鲁兰酶在65℃时仍有较好的活性，能起到提高发酵度的作用[4]。所以，该酶可以和糖化酶或者β-淀粉酶一起使用，生产高麦芽糖浆。

1.2.3β-葡聚糖酶

β-葡聚糖酶属半纤维素酶类，它是能特异分解大麦β-葡聚糖的酶，能降解β-葡聚糖分子中β-1，3和β-1，4糖苷键，使之降解为3~5个葡萄糖单位的低聚糖，该酶最适作用温度范围50~60℃，最适作用pH值范围5.0~7.0。

1.2.4蛋白酶

在糖化时，常用的蛋白酶有中性蛋白酶、酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等。在制麦过程中，大麦中蛋白质得到了良好的分解，糖化过程是蛋白质分解的延续。全麦芽或低辅料比酿造啤酒时，麦芽中丰富的蛋白酶作用在蛋白休止时足以生成符合工艺要求的泡沫蛋白和氨基酸。但是，在使用溶解不良的麦芽及辅料比高的酿造工艺时，补充蛋白酶的活力就显得非常必要。

酸性蛋白酶是一种在酸性条件下催化蛋白质酶解的酶制剂。它作用于键内酶酰胺基，使主要生成物由蛋白质变成小肽和氨基酸。该酶最适作用温度为40℃，最适作用pH值范围为2.5~4.0。中性蛋白酶可以提高麦汁中α-氨基氮的含量，从麦汁隆丁区分结果看，使用国产麦芽并添加中性蛋白酶能有效地提高总氮含量，改善隆丁区分比例[5]。木瓜蛋白酶能水解啤酒中的蛋白质，而且还能部分水解一些已形成的复合物，生成更多的多肽或氨基酸，保证啤酒在冷冻贮存过程中的高澄清度，也能改善啤酒的口感、调节原有多肽和氨基酸的组成和比例，提高啤酒泡沫覆盖度。

1.3 发酵过程添加的酶制剂

1.3.1真菌淀粉酶

用米曲霉菌株生产制成的真菌淀粉酶，是一种内切酶，从淀粉内部切割α-1，4糖苷键；不能切割α-1，6糖苷键，但可以绕过α-1，6糖苷键继续作用；能水解直链淀粉和支链淀粉中的葡萄糖苷键，将未分解的部分淀粉和糊精分解成低聚糖、麦芽糖，从而弥补了由于麦汁组成不佳带来的缺陷，提高了成品酒的发酵度，解决了酒精度低的问题，降低了由于碳水化合物所引起的“冷浑浊”，提高了成品酒的质量。

1.3.2溶菌酶

溶菌酶是一种催化细菌细胞壁中的肽多糖水解酶，它破坏细菌的细胞壁，使细胞溶解死亡。溶菌酶专性抑制革兰氏阳性菌，对酵母等真核生物细胞不产生任何作用。溶菌酶应用在啤酒生产的发酵初期、大包装啤酒、鲜啤、生啤、纯生啤酒等方面。由于添加量少，作用效果好，是一种防腐保鲜的有效方法。

1.3.3 α-乙酰乳酸脱羧酶

双乙酰是影响啤酒风味的重要物质之一，啤酒中若存在过多的双乙酰就会产生不愉快的味道。而双乙酰又是酵母代谢的主要副产物，是在啤酒发酵中必然会产生的。为了解决这个问题，在发酵过程中添加α-乙酰乳酸脱羧酶后,该酶可以通过细胞壁、细胞膜渗透到酵母细胞内部,使α-乙酰乳酸的代谢途径发生改变,α-乙酰乳酸可直接转化成乙偶姻,进而转化为2,3-丁二醇,从而降低双乙酰含量,并使双乙酰前驱体α-乙酰乳酸得到较彻底的分解,从而有效地抑制成品啤酒中双乙酰的回升反弹[6]。

1.4发酵成清酒后的后酵过程外加酶制剂

1.4.1葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶是一个需氧的脱氢酶，它的特点是能消耗氧气催化葡萄糖氧化;每克分子葡萄糖氧化酶在有过氧化氢酶存在下消耗1g原子氧;在没有过氧化氢酶存在下消耗1g分子氧,在有乙醇和过氧化氢酶存在下,也消耗1g分子氧[7]。

1.5复合酶制剂

单一酶制剂在啤酒生产上应用时，总会有一定的局限性。而将单一酶制剂制成复合酶制剂则可弥补各个酶的缺点，得到较好的效果。如α-淀粉酶耐温不耐酸，而β-淀粉酶不耐温，两者结合起来使用则可起到互补协同作用[8]。

2.酶制剂加工途径

虽然啤酒加工中应用的酶种类繁多，但加工途径都以从植物中提取和微生物发酵制取两种方法为主[9]。而微生物发酵又包括固体培养和液体深层发酵的方法。

2.1植物提取天然酶

以β-淀粉酶为例，植物来源的β-淀粉酶耐热性较微生物来源的酶高，工业上使用来自山芋、麦芽、大豆的酶。麦麸以1:5的加水比，在pH6，温度45℃浸泡1h，沉渣可作饲料，上清液以硫酸铵盐析沉淀，后道工序与微生物酶的提取一样，经干燥即获得成品酶。

2.2微生物发酵法制取酶

2.2.1固体培养

以发酵生产纤维素酶为例，方法如下：

（1）菌种，通常采用绿色木酶和拟康氏木酶为常用菌株

（2）固体发酵。固体培养基：稻草粉100g，硫酸铵2.5g，水220-250mL。在500mL三角瓶中装入稻草培养基15-20g。在30℃培养3天。

2.2.2液体深层发酵

液体深层发酵是加工酶制剂的最广发的途径，在此以发酵生产α-淀粉酶为例做以介绍，方法如下：

（1）菌株选取短杆状，两段钝圆，单独或成链状，在肉汁表面可生成菌膜，在淀粉培养基上呈乳白色，表面光滑湿润，略有光泽，无皱纹，有粘稠性，用碘液试之，菌落周围呈透明圆。

（2）培养基采用淀粉蛋白胨培养基，可溶性淀粉2%，蛋白胨1%，氯化钠0.5%，琼脂2%，调pH6.7―7.0。

（3）扩大培养和发酵。培养温度为37℃。菌种培养3天，种子罐培养12-14h，发酵40-48h，pH6.3-6.8。中途从12h起补料，可避免原料中淀粉降解生成的糖过量堆积而引起分解代谢阻遏，有利于酶的诱导，有利于pH控制，延长产酶期，提高产量。

（4）提取。发酵液絮凝作用后，经板框过滤，去除培养基残渣和菌丝体，然后经超滤浓缩，至含固形物35-40%，加入与其干物质等量的淀粉，再在搅拌同时缓缓加入2倍量的10-15℃的酒精，使最终浓度达到60%。静止数小时，沉淀，以离心机分离，固形物于50℃干燥，酶收率约60%。

3.可行的工艺方法

3.1酶法制大麦糖浆

啤酒专用糖浆是指专门用于啤酒酿造并能满足不同酿造要求的液体糖浆。啤酒专用糖浆与普通淀粉糖浆有所不同，其特点是含有较多的可发酵性糖，糖谱分布合理，不会对啤酒风味带来不良影响。目前啤酒糖浆的生产采用酶法工艺，是将含淀粉质的原料分解为各种糖类、氨基酸，形成一定DE值并含有一定营养组成的糖液，再将这种糖液通过精制，浓缩制成固形物含量达到75%~82%糖浆。这种糖浆的生产过程实际上包括了啤酒工业麦芽制造和麦汁制备整个过程物质的酶分解过程，其组成与麦汁基本一致，只是因进行浓缩在固形物含量或浓度上

大大超过一般麦汁[10]。

据文献[11]报道,一般常见的酶法制大麦糖浆的工艺流程为:

大麦→原料处理→调浆→液化→糖化→过滤→脱色→浓缩→大麦糖浆经改造的可行的工艺流程为[9]:

大麦粉→调浆→液化→糖化→灭酶→过滤→脱色→再过滤→浓缩→大麦糖浆此工艺采用两段式糖化的方法并加入了灭酶的过程,更为合理。一下对具体的工艺要点加以说明。

3.1.1大麦粉液化的工艺及条件

称取120g脱皮大麦粉，加入50℃热水360mL调成25%大麦粉乳。在沸水浴中预热5min，加乳酸调pH值至6.5，后加α-高效耐温液化酶，进行液化。不同液化时间对还原糖含量、干物质含量及其DE值都有一定程度的影响，适当延长液化时间，还原糖含量、干物质含量、DE值都有所提高，但超过40min后，影响很小。而且液化时间为40min时，液化醪的外观无结块、流动性好、粘度较低。同时，碘检呈现紫红色，表明大麦淀粉液化完全，所以最佳液化时间为40min。

3.1.2大麦粉糖化的工艺及条件

采用分段式糖化新工艺，最好酶制剂组合为：β-淀粉酶、普鲁兰酶和高效液体糖化酶联合糖化，其最佳用量分别为：100u/g、0.2ASPU/g和7u/g，最佳糖化时间为6h。β-葡聚糖酶和木聚糖酶能有效地分解大麦中的粘性非淀粉多糖，这两种酶的最佳添加量分别为2.0u/g和3.0u/g，β-葡聚糖含量降低率达到92.6%，糖浆的粘度降低率达到31.9%。

3.1.3大麦蛋白质水解的工艺及条件

大麦蛋白质水解的工艺条件为：在50℃，pH6.5条件下，预水解时中性蛋白酶加入量为100u/g，水解30min，液化后，再添加中性蛋白酶50u/g采用分段式糖化工艺。由于采用传统的液化、糖化工艺，蛋白酶无论用量多少或如何复合使用，大麦汁中α-氨基氮含量都偏低。因此用蛋白质预水解，液化、两段式糖化时再水解的工艺，不仅提高了α-氨基氮的含量，而且可溶性氮还具有合理的隆丁区分。

3.1.4全酶法制糖浆的工艺流程

归纳上述全酶法制糖浆的工艺，其流程图如下：

3.2发酵过程工艺

酶制剂用于发酵过程可完善发酵工艺，提高啤酒发酵速率，提升啤酒的质量与风味。传统的发酵工艺就是将啤酒加入发酵罐中，加入一定量酵母，控制温度与压力进行发酵，一次发酵后进行双酰基还原，再加入一定的麦汁，进行二次发酵。其缺点是发酵速度慢，如过程控制不好，则会对啤酒的风味产生很大的影响。

以哈尔滨市某家啤酒厂生产工艺[12]为蓝本，经过改进后的工艺如下：

首先在酵母泥中加入溶菌酶，将冷麦汁7.0℃进罐，加入酵母(含溶菌酶)，添加量0.5~0.6%酵母细胞数15~20×106个/ml，再加入真菌淀粉酶和包埋α-乙酰乳酸脱羧酶进行发酵，2-3天时酵母增殖最大密度60-70×106/ml(增殖3次)。最高发酵温度控制10℃,4~5天后糖度降为 4.0~4.5BX时封罐压力控制在0.08~0.1MPa,温度控制在8℃进行双乙酰还原,双乙酰低于0.09mg/lh在2天内降温0~-1℃。

3.3贮酒与滤酒工序

贮酒7天开始滤酒。麦汁满罐24小时排除凝固物2次,封罐第2天开始回收酵母,供生产使用。降温0℃后排除酵母不使用, 清酒罐中加入一定量木瓜蛋白酶、溶菌酶以及α-乙酰乳酸脱羧酶[13]，清酒在滤酒时用二氧化碳背压,灌酒机在灌酒时,清酒罐和酒缸都用二氧化碳背压,啤酒巴斯德消毒单位30Pu,啤酒出杀菌机温度25~30℃。

4.前景展望

酶制剂在啤酒生产的应用日渐广泛,并获得了明显的经济效益。目前,国内外均已成功地推出了各种啤酒酶制剂(包括单一酶和复合酶)，并进行了商品化生产。复合酶制剂是一某一种酶为主酶，配以其他辅酶制成。复合酶有着高效、稳定、使用方便等优点，其作用也明显优于单一酶。复合酶将会推进啤酒工艺的飞速发展，具有极为广阔的前景。

酶制剂在啤酒加工的应用过程中还存在着一些问题解决，例如酶制剂的最佳作用条件与生产工艺中的条件不匹配导致无法发挥酶的最大效力，酶本身的使用会导致啤酒生产成本的增加等，这些问题也将成为今后酿酒研究的方向。

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酶在纺织中的应用

植物、动物以及微生物中都有酶，它们对细胞的功能具有重要的作用。酶已在啤酒、葡萄酒酿造业及食品加工业中应用了很多年。在这些行业中，它们被用来加工奶酪、改良人类消费所需的豆类及谷物、清洁柑橘类水果、制造稳定的浓缩果汁等。在纺织工业中，较为著名的是酶在传统的退浆工艺中的应用，而随着生物技术的发展，在纺织生产中酶的应用越来越多，从对纤维的改性到织物的漂白都有相应的酶制剂的使用。 1酶的认识 1．1酶的特性催化剂是一类能改变反应速度，但不改变反应性质、反应方向和反应平衡点, 而且反应完成后其本身不发生变化的物质。酶是一种特殊的催化剂，作为催化剂它有一定的特点。（1）高催化效率：在与无机或有机催化剂相比的情况下，酶的催化效率高达107 ~ 1012倍，某些酶甚至可加快反应速率高达1014倍。酶的这种高催化效率是因为酶能够显著降低反应过渡态能量。（2）高度的专一性：酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。催化反应的专一性是酶最重要的特性之一, 是酶与其它非酶催化剂最主要的不同之处，这种原理通过图1所示的锁-钥匙原理可以形象的表达。图1 锁-玥匙原理（3）反应条件温和：酶来自生物体，因而一般酶催化反应均可在常温常压条件下进行，有利于生产控制，并可节约能源，降低设备成本。另外，酶催化反应都在弱酸、弱碱或中性条件下进行，对环境污染小，对设备的腐蚀小，生产安全性高。 1.2酶的作用机理和过程酶和底物的作用机理和过程如下表示：酶与底物作用→形成酶和底物的复合物→生化作用→形成酶与底物过度态络合物→酶和生成物分离而释放反应生成物和原来的酶。这样可使整个反应的活化能降低, 从而加快了反应速度。生化反应完成后, 酶和生成物分离, 酶又可重新催化反应。 1.3影响酶活性的因素酶催化反应的效率取决于以下因素：酶的浓度、反应物浓度、保温或反应时间、反应温度、系统的PH值、所存在的活化剂及阻化剂。在最佳的温度和PH值下，酶的催化水解反应总的反应速度取决于形成酶反应复合物的时间和生成产物的时间。要使复合物易于形成, 酶的浓度应足够高。且在酶附近的反应物浓度也应较高。反应物的浓度太高,反而不利于反应进行。这是因为过多的反应集中于酶的连接点或反应点上, 形成瓶颈其中的一种或两种情况发生都会降低反应速率。若反应时间较长, 酶的用量应低一些，较高用量的酶可降低总的反应时间, 但也不能过高。

生物酶解技术

天然植物有效成分的提取新技术——生物酶解技术酶是生物体活细胞产生的，以蛋白质形式存在的一类特殊的生物催化剂。某些酶可以在常温、常压和温和的酸碱条件下，将植物细胞壁分解，较大幅度提高天然植物中有效成分的提取率，改善生产过程中的滤过速度和纯化效果，提高产品纯度和制剂的质量。生物酶解技术包括酶法提取(又称酶反应提取)和酶法分离精制两方面。该技术是在传统的天然植物成分提取基础上进行的，应用常规提取设备即可完成，操作简便，成本低廉。 1原理酶法提取是根据植物细胞壁的构成，利用酶反应所具有高度专一性的特点，选择相应的酶，将细胞壁的组成成分(纤维素、半纤维素和果胶质)水解或降解，破坏细胞壁结构，使细胞内的成分溶解、混悬或胶溶于溶剂中，从而达到提取目的，且有利于提高成分的提取率。许多天然植物中含有蛋白质，采用煎煮法时蛋白质遇热凝同，影响提取成分的煎出，如加入蛋白酶，就可以将天然植物中的蛋白质分解析出，如此可提高成分的提取率。天然植物水提液除了含有提取成分外，还含有淀粉、蛋白质、果胶、树胶、树脂、黏液质等，这些成分的存在往往使提取液呈混悬状态，并影响提取液的滤过速度，为此要实施除杂，常用的方法有离心法、澄清剂法、醇沉法、大孔树脂吸附法、离子交换法、微孑L滤膜滤过法及超滤法。而酶法除杂是分离精制的新方法，此方法是根据天然物提取液中杂质的种类、性质，有针对性地采用相应的酶，将这些杂质分解或除去，以改善液体产品的澄清度，提高产品的稳定性。由于酶反应具有高度的专一性，决定了酶解方法除杂的高效性。 2酶的种类 2．1 用于天然植物细胞破壁的酶 2．1．1 纤维素酶纤维素是由链状结构的β-D-葡萄糖以β- l，4-葡萄糖苷键结合而成的聚合物，纤维素分子束聚集成为较大的单位——微纤丝，构成了植物细胞壁的框架，在微纤丝之间的空隙中尚有其他物质(角质、木质素、二氧化硅)，形成植物细胞壁的基本结构。在干燥植物中纤维素约占总重的l／3～l／2。纤维素酶具有分解、软化纤维素、破坏细胞壁、增加植物细胞内容物的溶出量的作用，它是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，包括内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶3个组分。最适pH值4～5，最佳作用温度40~60℃。 2．1．2半纤维素酶半纤维素包括木聚糖、甘露聚糖、阿托伯聚糖、阿拉伯半乳聚糖和木葡聚糖等多种组分，约占植物干重的35％。含量仅次于纤维素。半纤维素酶由β-甘露聚糖酶、β-木聚糖酶等内切型酶，β-葡萄糖苷酶、β-甘露糖苷酶、β-木糖苷酶等外切型酶以及阿拉伯糖苷酶、半乳糖苷酶、葡萄糖苷酸酶和乙酰木聚糖酶等组成。具有消化植物细胞壁的作用。 2．1．3果胶酶果胶质属于黏液质类，是植物细胞的正常产物，多见于植物的地下部分及种子中。果胶酶是分解果胶质的聚糖水解酶、果胶质酰基水解酶的一类复合酶的总称。固体的呈浅黄色，易溶于水；液体的呈棕褐色。最适作用温度45-50 ℃，作用pH值3～6。

植酸酶在饲料中的应用及其研究进展(精)

植酸酶在饲料中的应用及其研究进展植酸酶是一种新型的、可作为动物饲料添加剂的重要酶制剂。它对提高饲料中磷利用率，提高动物的生产性能，以及减轻高磷粪便对环境水域的磷污染有重要意义。本文综述了植酸酶在饲料中的应用现状及工业化生产方法，讨论了其进一步的研究发展方向。植酸酶是一种水解酶，它能将植酸磷（六磷酸肌醇）降解为肌醇和无机磷酸。此酶分两类：3-植酸酶和6-植酸酶。植酸酶广泛存在于植物和微生物中。磷在植物中的主要存在形式为植酸磷，由于植酸磷不能被单胃动物直接利用，从而造成磷源浪费和形成高磷粪便污染环境。另外，植酸磷还是一种抗营养因子，它在动物胃肠道的消化吸收过程中会与多种金属离子如Zn2+、Ca2+、Cu2+、Fe2+等以及蛋白质螯合成不溶性复合物，降低了动物对这些营养物质的利用。因此，开展饲用植酸酶的研究，对提高畜禽业生产效益及降低磷对环境的污染有重要意义。１植酸酶的来源及酶学性质早在1907年Suzuki等就在谷粮中发现了具有植酸酶活性的磷酸酶。第一个纯化的植酸来源于麸皮，研究发现它虽具有植酸酶活性，但植酸并不是它特异性底物。来源于植物的植酸酶均属于６－植酸酶，最适pH范围在5.0~7.5，在单胃动物酸性的胃环境中不起作用。60年代末植酸酶的研究转向最适pH为酸性、酶含量较高的微生物来源的植酸酶。许多微生物都能产生植酸酶，尤其在曲霉属中。1968年Shien等从68个土样中对2000个菌株进行考察发现，在所用的22株黑霉菌中有21株能产生植酸酶。第一个被分离纯化的植酸酶来源于Aspergillus terreus NO.9A-1,它的最适pH为４.5，最适反应温度为70℃,此酶在pH1.2~9.0均能稳定维持活性。从此以后，陆续从十几种微生物中分离得到植酸酶，其中来源于Ａ.ficcum NR-RL3135(A.niger var.awamori)的植酸酶phyA具有较好的耐热性，在酸性的条件下有较高酶活性，被认为是目前最具应用前景的饲用植酸梅，其酶学性质的研究也较为深入。植酸酶phyA属于３－植酸酶，是一种糖基化蛋白，表观分子量为85KD。它的最适pH为2.5和5.5,最适反应温度为55℃。在37℃、pH2.5的条件下，以植酸为底物的Ｋm值为50mmol,Ca2+、Fe2+对酶活性无影响,Mn2+、Co2+有激活作用，能使酶活性分别提高30%和13%。Cu2+、Zn2+、Fe2+、Cu+对酶活性有抑制作用，其中前两种为非竞争性抑制，后两种为竞争性抑制。对酸性磷酸酶有抑制作用的抑制剂如Ｌ（＋）－酒石酸对它却没有抑制作用。它是目前发现的比活性最高的植酸酶之一，它降解植酸磷形成的终产物是单磷酸肌醇和无机正磷酸。２植酸酶在饲料中的应用效果

酶技术原理与应用

酶法提取原理摘要：简要介绍了酶法提取的基本原理、特点及提取速率的影响因素，结合酶法在提取有效成分中的应用实例和与其他技术的联用，对酶法在中药提取领域的前景进行展望。关键词：酶法；中药提取；综述中药是中华民族灿烂文明中一朵盛开的奇葩，有着几千年的悠久历史。中药成分复杂且很多贵重有效成分含量很低，因此中药开发中的关键工序即为如何有效地提取中药中的有效成分。传统提取方法如煎煮、回流、浸渍、渗漉法，存在着周期长、工序多、提取率不高等缺点。酶作为一种生物催化剂，在中药提取中，对中草药细胞壁的有效成分进行分解破坏，从而降低传质阻力，提高提取率；可改变中药目标产物的生理生化性能，优化产物效用，并且酶法提取操作简单，条件温和，环保无毒，现已将其用于中药提取过程。本文就酶法的提取技术及其应用进展方面进行综述。 1酶法提取的基本原理大多数中药为植物性草药，中药材中的有效成分多存在于植物细胞的细胞质中。在中药提取过程中，溶剂需要克服来自细胞壁及细胞间质的传质阻力。细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质等物质构成的致密结构，选用合适的酶(如纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶)对中药材进行预处理，能分解构成细胞壁的纤维素、半纤维素及果胶，从而破坏细胞壁的结构，产生局部的坍塌、溶解、疏松，减少溶剂提取时来自细胞壁和细胞间质的阻力，加快有效成分溶出细胞的速率，提高提取效率，缩短提取时间[1]。而且，在中药提取中酶法可作用于目标产物，改善目标产物的理化性质，提高其在提取溶剂中的溶解度，减少溶剂的用量，降低成本；也可改善目标产物的生理生化功能，从而提高其效用。 2酶法提取的特点 2.1反应条件温和，产物不易变性酶法提取主要采用酶破坏细胞壁结构，具有反应条件温和、选择性高的特点，而酶的专一性可避免对底物外物质的破坏。在提取热稳定性差或含量较少的化学成分时，优势更为明显。杨云龙等[2]用酶法提取洋葱中黄酮类化合物，采用酶解法来处理洋葱皮，避免了因高温对黄酮类化合物结构的破坏，提高了黄酮类化合物的提取率。 2.2提高提取率，缩短提取时间

酶制剂在工业上的应用现状与展望

《酶工程》课程论文学院：材料与化工学院专业班级：2011级生物工程（2）班姓名：李丹丹学号：20110412310047 评阅意见评阅成绩评阅教师： 2014年6月12日

酶制剂在工业上的应用现状与展望姓名：李丹丹学院和专业：材料与化工生物工程2班摘要：酶制剂是一类特殊的食品添加剂，具有催化高效性，专一性等显著特点。文章综述了食品工业中酶制剂利用及新动向，包括淀粉糖、油脂、蛋白质加工、面包、啤酒、饮料工业以及改善苦味的酶类的应用。并介绍了酶与食品的关系、酶制剂在食品生产中用于保藏、改善质量和增加营养价值、增加品种种类、提高便捷性和提高食品生产效率等作用,还介绍了酶制剂在饲料中的应用。并对酶制剂在食品工业中和在动物饲料方面的发展方向进行展望。关键词：酶制剂食品工业饲料工业应用 1.酶制剂的简介酶是一类具有专一性生物催化能力的蛋白质。而从生物体中提取的具有酶活力的制品，称为酶制剂。酶制剂主要用于食品加工和制造业方面，它在对提高食品生产效率和产量、改进产品风味和质量等方面有着其它催化剂所无法替代的作用。另外，酶制剂在日化、纺织、环境保护和饲料等行业也有着较广泛的应用。随着发酵工业的发展，酶制剂的主要来源已被微生物所取代，它具有不受季节、地区和数量等因素影响的特性，还具有种类多、繁殖快、质量稳定和成本低等特点。随着微生物育种技术的发展，酶制剂的种类越来越多，分类也越来越细。目前我国已工业化生产的、且用于食品工业的酶制剂主要有：淀粉酶、异淀粉酶、果胶酶和蛋白酶等，它们在食品加工中都起着十分重要的作用。当然，尽管目前我国酶制剂行业的发展已有了长足进步，但与发达国家相比，还有很大差距。为进一步加快酶制剂产业技术的进步，今后应注重在调整产品结构、增加新品种、提高产品质量和竞争力、实现规模化经营和拓宽应用领域等方面作深入的研究。 2．酶制剂在食品工业中的应用利用淀粉酶可以将淀粉水解为葡萄糖或不同DE值的淀粉糖浆，再经过葡萄糖异构酶的作用产生果葡糖浆；果胶酶用于果汁的加工和澄清，可提高果酒的得率，改善澄清效果，加快过滤速度；乳糖酶可分解牛奶中的乳糖，提高人体对牛奶的消化性；脂肪酸可改进食品风味；蛋白酶可用于蛋白胨和氨基酸混合液的制造，生产糖果使用的蛋白发泡剂，用在面包、糕点和通心粉的生产上可缩短揉面时间、增强面团延伸性和改进产品质量，用在肉类加工上可嫩化肉类、软化肠衣和提高质量，用在乳酪制造上可缩短生产时间等。 2．1用于保藏溶酶菌现已广泛地被用作水产品、肉食品、蛋糕、酒精、料酒、饮料以及日用化妆品的防腐剂。由于食品中的羟基和酸会影响溶酶菌的活性，因此，它一般与酒、植酸、甘氨酸等物质配合使用。目前与甘氨酸配合食使用的溶酶菌制剂，应用于面食、水产、熟食及冰淇淋等食品的防腐。在低度酒中添加20mg/kg的溶酶菌不仅对酒的风味无任何不良影响，还可防止产酸菌的生产，同时受酒类澄清剂的影响很小，是低度酒类较好的防腐剂，如日本就把溶酶菌用于清酒的防腐。乳制品保险牛乳中含有13mg/dl的溶酶菌，在人乳中含量为40mg/ml。在鲜乳或奶粉中加入一定量溶酶菌，不但可起到防腐作用，而且还有强化作用，能增进婴儿健康。将各种肉类和水产熟制品（如鱼丸、香肠及红肠等），用含1%明胶和0.05%溶酶菌的混合液浸渍后再包装保存，可延长其保质期。各类糕点特别是奶油蛋糕是容易腐败变质的食品，在制作过程中加入溶酶菌就具有一定的防腐、保鲜作用。此外，溶酶菌还可应用于pH值为6.0~7.5的饮料的防腐。海产品及水产品如虾、鱼和蛤蜊等在含甘氨酸、溶酶菌和食盐的溶液中浸渍5min后，沥干，在5℃下保存9d后，无异味、无色泽变化。 3．2提高食品质量和增加营养价值

中药提取技术与酶法提取

中草药所含成分十分复杂，既有有效成分，又有无效成分和有毒成分。为了提高中草药的治疗效果，就要尽最大限度提取有效成分，去除无效成分及有毒成分。因此，中草药提取对于提高中药制剂的内在质量和临床疗效最为重要。但常用的提取方法（如煎煮法。回流法、浸渍法。渗漉法等）在保留有效成分，去除无效成分方面，存在着有效成分损失大、周期长、工序多。提取率不高等缺点。近10年来，在中药提取方面出现了许多新技术、新方法，这些新技术和方法的应用，使得中草药提取既符合传统的中医理论，又能达到提高有效成分的收率和纯度的目的。本文就这方面作一综述。 1. 超临界流体萃取技术超临界流体萃取（简称SC FEFE）是一种以超临界流体（简称SCF）代替常规有机溶剂对中草药有效成分进行革取和分离的新型技术，其原理是利用流体（溶剂）在临界点附近某区域（超临界区）内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动，利用这种SCF作溶剂，可以从多种液态或固态混合物中萃取出待分离组分。常用的SCF为CO。，因为CO。无毒，不易燃易爆，价廉，有较低的临界压力和温度，易于安全地从混合物中分离出来。超临界CO。萃取法与传统提取方法相比，最大的优点是可以在近常温的条件下提取分离，几乎保留产品中全部有效成分，无有机溶剂残留，产品纯度高，操作简单，节能。廖周坤等用不同浓度的乙醇作夹带剂，对藏药雪灵芝进行了总皂苷粗品及多糖的苹取试验，与传统溶剂萃取工艺相比较，收率分别提高至旧．9倍和 1．62倍。何春茂、梁忠云利用超临界CO。卒取技术从黄花蒿中革取所得的萃取物中杂质（蜡状物）含量低，青蒿素提纯精制简单，收率高产品质量好。雷正杰等利用超临界CO。流体萃取技术，对厚朴的有效成分进行萃取和分离，革取物为淡黄色膏状物，经分析该萃取物由厚朴酚等11个化学成分组成，其中厚朴酚和厚朴酚的相对含量高达46．81％和45．00％。葛发欢等探讨了从黄山药中萃取薯预皂素的最佳条件，同时进行了中试放大，证明应用超临界CO。萃取薯预皂素进行工业化生产是可行的，与传统的汽油法相比较，收率提高15倍，生产周期大大缩短，避免使用汽油有易燃易爆的危险。葛发欢等研究了超临界CO。萃取柴胡挥发油和皂苷的工艺，STh－CO。法提取柴胡挥发油，与传统水蒸气蒸馏法相比较，能大大提高收率，缩短提取时间，而挥发油组成一致，只是各成分含量有差异。原永芳等通过五因素一四水平正交试验法，用超临界流体萃取技术对川穹的挥发油萃取条件进行了优化选择，结果最佳萃取条件为压力34．smPa，温度60℃，改性剂乙醇0．3ml，静态苹取时间10min，动态萃取量10ml，以水作为吸收。与水蒸气蒸馏法相比较，该法具有耗时少，提取安全等优点。 SCFE技术对于提取分离挥发性成分、脂溶性物质、高热敏性物质以及贵重药材的有效成分显示出独特的优点，但SCFE设备属高压设备，一次性投资较大，运行成本高，因此这一技术目前在工业生产中还难以普及。 2. 超声提取技术超声提取技术的基本原理主要是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的浸出提取，另外超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散。击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合，利于提取。与常规提取法相比，具有提取时间短、产率高、

植酸酶的来源与应用1

植酸酶的来源与应用 1 植酸酶的来源 1. 1 植物来源的植酸酶植酸酶最早是在植物中发现的,早期的研究都集中在植物和动物器官中。尽管植酸酶存在于多种植物的种子和花粉中,其活性却因植物的种类不同而有很大差别, 如在豆类、谷类和油料作物中,植酸酶的活力一般都较低。许多谷物饲料中含有一定数量的植酸酶,如小麦来源的植酸酶可以使含小麦日粮中的植酸磷降解,但它们的酶活性变异很大。在机械制粒过程中小麦的植酸酶活性并未被破坏。在含豆科籽实的日粮中,鸡可以产生利用植酸的适应性,肉鸡降解植酸磷的能力受日粮钙[3]和磷[4]水平的影响,但玉米、高粱和油籽饼中的植酸酶活性很低[5] 。Viveros 等[6] 测定了24 种饲料的植酸酶活性,发现黑麦籽实的酶活性在所有谷物籽实中最高,其活性超过5 000 U/ kg ,黑小麦2 030 U/ kg ,小麦1 500 U/ kg ,而玉米胚、燕麦和高粱籽实几乎无植酸酶活性(小于100 U/ kg) 。此外,来源于植物的植酸酶多属于62植酸酶, 最适pH 值在5. 0～7. 5 , 不适合在单胃动物的酸性胃中起作用, 而且植酸酶在植物中含量较低,因而从应用角度出发,自20 世纪60 年代末植酸酶的研究转向最适pH值为酸性、酶含量较高的微生物来源的植酸酶。 1. 2 动物来源的植酸酶动物植酸酶存在于哺乳动物的红血球和血浆原生质中。比起植物和微生物植酸酶, 动物植酸酶方面的研究非常少,Patwardhan[7]首先证实小白鼠有从植酸磷释放磷的能力,从此,大量研究证实不同动物的小肠黏膜具有植酸酶活性[8] 。植酸酶活性存在于小肠黏膜的刷状缘,十二指肠的酶活性最高。尽管在小鼠、鸡和牛的肠粘膜上植酸酶降解植酸盐的活性已得到证实,已测定了人体部分组织中植酸酶的活性,但仍不了解植酸酶在人胃和小肠中降解植酸盐的活性如何。有学者认为哺乳动物小肠中的植酸酶与碱性磷酸酶相同,因为碱性磷酸酶确实有水解植酸磷的作用,而且两种酶有类似的亚细胞分布,它们对镁、锌的依赖性以及最适pH 值也类似,两种酶的活性都受日粮因素如维生素D 或低磷水平的修饰。但是其他的一些证据又支持两种酶是不同的酶,如酶的底物依赖性不同,被苯丙氨酸和氟化钠的抑制特性不同。还有一个值得探讨的问题就是动物来源的酶是否是动物体内的微生物产生的。动物来源的植酸酶活性受动物的遗传特性和日粮营养因素的影响,如小白鼠的酶活性比兔的高[9] 。小白鼠成年后的酶活性比幼鼠的低,相反,猪和鸡则随年龄的

酶制剂在乳制品生产方面的应用及研究现状

摘要：本文介绍了酶与酶制剂，应用酶制剂还可以提高乳制品生产的质量和安全性，改进生产工艺过程和改善产品风味。综述了酶制剂在干酪生产，乳品保鲜等方面的应用，以及酶制剂的研究现状。关键词：酶制剂；乳制品

前言虽然酶工程学是近来才兴起的学科，但酶在乳品中的应用由来已久。很久以前，人们就利用皱胃酶（凝乳酶）来生产干酪。近几年，随着乳牛业和乳品工业的迅猛发展，原料奶和乳制品产量大幅度提高，乳制品花色品种极大丰富，酶学研究进一步深入，酶在乳品中的应用也扩展到了更广的领域。 1酶制剂 1.1酶早期是指在酵母中的意思，指由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂。大多数由蛋白质组成（少数为RNA）。能在机体中十分温和的条件下，高效率地催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈代谢。生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生殖都是酶促反应过程。酶是细胞赖以生存的基础。细胞新陈代谢包括的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。 1.2酶制剂酶制剂是指从生物中提取的具有酶特性的一类物质，主要作用是催化食品加工过程中各种化学反应，改进食品加工方法。我国已批准的有木瓜蛋白酶、α—淀粉酶制剂、精制果胶酶、β—葡萄糖酶等6种。酶制剂来源于生物，一般地说较为安全，可按生产需要适量使用。酶制剂是一类从动物、植物、微生物中提取具有生物催化能力的蛋白质。具有高效性，专一性，在适宜条件下具有活性。 2酶制剂在乳品中的应用 2.1脂肪酶脂肪酶在乳品中的应用主要是在干酪生产中，用于加速干酪的成熟。Sood曾在碎凝乳中添加解脂酶my(Meito,Japan)发现，添加解脂酶的企达干酪游离挥发性脂肪酸含量远较未添加的高，挥发性游离脂肪酸含量随成

(人教版)同步习题：3-2酶在工业生产中的应用(选修2)

第2节酶在工业生产中的应用 (时间：30分钟满分：50分) 一、选择题(共6小题，每小题4分，共24分) 1．根据酶在生物体内存在的部位，可分为胞内酶和胞外酶，下列属于胞外酶的是 ()。 A．呼吸酶B．RNA聚合酶 C．DNA聚合酶D．胰蛋白酶解析胰蛋白酶属于消化酶，存在于消化道内，其余的酶在细胞内发挥作用。答案 D 2．下列属于氧化还原酶的是()。 ①乙醇脱氢酶②琥珀酸脱氢酶③淀粉酶④丙酮酸羧化酶⑤谷丙转氨酶⑥葡萄糖磷酸异构酶 A．①③B．③④C．⑤⑥D．①② 解析脱氢酶属于氧化还原酶。答案 D 3．酶工程中酶制剂的生产按顺序排列为()。 ①酶的分离纯化②酶的固定化③酶的生产④酶的提取 A．①③②④B．③②①④ C．③④①②D．④①②③ 解析酶制剂的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化等。人们提供必要的条件，利用微生物发酵来生产酶的过程，叫做酶的生产。微生物发酵生产的酶种类很多，但是每种酶在培养液中的含量却很低，因此需要提取。提取液中含有多种酶、细胞代谢产物和细胞碎片等，要想获得所需要的某一种酶，就必须再进行酶的分离和纯化。为防止反应结束后酶制剂与产物混合在一起，又可以反复使用酶制剂，可以将酶进行固定化。答案 C 4．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是()。 A．有利于酶与产物分离 B．可以被反复利用 C．能自由出入依附的载体

D．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应解析固定化酶是采用包埋法、化学结合法或物理吸附法将酶固定在一定载体上，所以固定化酶不能自由出入依附的载体。答案 C 5．在果汁生产中加入果胶酶的目的是()。 A．分解纤维素 B．增加果汁的营养成分 C．增加果汁的黏稠度 D．使榨取果汁变得更容易，并使果汁澄清解析果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。答案 D 6．下列关于淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶的说法中，不正确的是()。 A．淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶的化学本质均为蛋白质 B．淀粉酶生产的历史长，用途广，是工业生产中最重要的一类酶 C．在植物细胞杂交中需要应用纤维素酶 D．蛋白酶不能水解淀粉酶和纤维素酶解析由于淀粉酶、纤维素酶的化学本质均为蛋白质，故蛋白酶能够水解淀粉酶和纤维素酶，因此D 项不正确。答案 D 二、非选择题(共2小题，共26分) 7．(14分)为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。水温/℃10 20 30 40 50 组别甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血渍 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67 时间/min

植酸酶

郑扬云

?植酸(肌醇六磷酸)具有强大的络合力，通常与钙、镁、锌、钾等矿物质元素结合，形成不溶性盐类。植酸(盐)广泛存在于农作物及农副产品中，很多谷物、油料作物中的植酸含量高达1％一3％，其中钙、镁、锌、钾等元素以植酸盐的形式存在。因此植酸是一种抗营养因子．大大降低了微量矿物质的营养有效性。植酸的这种性质会导致人和动物钙、镁、锌、钾等元素的不平衡性。因此必须在动物的饲料中掭加钙钾等以补充矿物质，这大大提高了饲料成本。同时饲料中天然磷的含量约为40％一70％，且以植酸磷的形式存在，而猪、禽的饲料中大量的植酸磷因不能被利用而从粪便中排出，造成环境枵染(磷富集化污染)。

?植酸酶是催化植酸及其盐类水解为肌醇和磷酸的一类酶的总称。将植酸酶添加到动物性饲料中释放植酸中的磷分。不但能提高食物及饲料对磷的吸收利用率，还可降解植酸蛋白质络合物，减少植酸盐对傲量元素的螯合，提高动物对植物蛋白的利用率及其植物饲料的营养价值。同时也减少动物排泄物中有机磷的含量，减少对大自然的污染。

一、植酸酶的作用机理 ?植酸酶能将肌醇六磷酸(植酸)分解成为肌醇和磷酸。植酸酶将植酸分子上的磷酸基团逐个切下，形成中间产物IP5，IP4，IP3，IP,.终产物为肌醇和磷酸。不同来源植酸酶作用机理有所不同。微生物产生的3一植酸酶作用于植酸时，首先从植酸的第3碳位点开始水解酯键而释放出无机磷，然后再依次释放出其他碳位点的磷，最终酯解整个植酸分子，此酶需要2价镁离子(Mg2+)参与催化过程。来源于植物的6-植酸酶，它首先在植酸的第6碳位点开始催化而释放出无机磷。1g植酸完全分解理论上可释放出无机磷281．6mg。植酸酶只能将植酸分解为肌醇磷酸酯，不能彻底分解成肌醇和磷酸，要彻底分解肌醇磷酸酯，需酸性磷酸酶的帮助，酸性磷酸酶可以将单磷酸酯、二磷酸酯彻底分解成肌醇和磷酸。大多数微生物来源的植酸酶的作用机理如下。 ?植酸→1,2,4,5-,6-五磷酸肌醇+D-1,2,3,4,5-五磷酸肌醇→1,,2,5,6-四磷酸肌醇→1,2,5-三磷酸肌醇或1,2,6-三磷酸肌醇→1,2-二磷酸肌醇→2-磷酸肌醇。

酶制剂工业概况及其应用进展_胡学智

第33卷第4期 2003年12月工业微生物 Industrial M icrobiology Vol.33No.4 Dec.2003 作者简介:胡学智(1926~),男,教授级高级工程师,本刊编委。酶制剂工业概况及其应用进展胡学智 (上海市工业微生物研究所,上海200233) 摘要概述了国内外酶制剂工业的生产和市场的情况,并介绍了酶制剂应用的进展,对于我国酶制剂工业的发展也作了展望。关键词:酶制剂; 工业; 应用 1 世界酶制剂工业概况 [1~6] 酶作为商品生产已有100多年历史,早在1833年还没出现酶字之前已有人用酒精沉淀出麦芽淀粉酶,叫Diastase 。可使2000倍淀粉液化而用于棉布退浆,微生物酶的生产是1884年日本人Takam ine 首先开发的,他在美国开Takamine 制药厂生产高峰淀粉酶用于棉布退浆和用作消化剂。此后在欧洲、美国和日本先后建立了一些酶制剂工厂,生产动植物酶如胰酶、胃蛋白酶、木瓜酶、麦芽淀粉酶以及真菌细菌淀粉酶等少数品种,其应用范围还限于作为消化剂、制革工业脱灰软化剂和棉布退浆剂等,20世纪50年代前酶制剂工业没什么惊人发展。直到60年代随着发酵技术和菌种选育技术的进步,日本酶法生产葡萄糖获得成功,欧洲加酶洗涤剂的流行,70年代酶法生产果葡糖浆又获成功,带动了淀粉深加工工业的兴起,工业酶开始大量需要,使酶制剂工业出现重大转机。工业上使用酶带来了许多的好处,如节约成本,改善品质,减少环境污染等,因而引起人们广泛重视。80年代以后,遗传工程被广泛用于产酶菌种之改良,现在酶制剂工业已成为国民经济的一门重要高科技产业。酶制剂的世界市场于1970年以后迅速增长。从1978年不到2亿美元增加到1990年的5亿美元,1993年已达10亿美元 [6] ,据估计 [4] 1999年为19.2亿美元,2002 年达25亿美元,2008年将达30亿美元[5]。表1 世界工业用微生物酶制剂市场规模年份19931995199619971998*199920002002销售金额(亿美元)1012.513.515.4 17.3 19.2 22.1 25.7 增长% - 7.2 8.0 14.0712.3410.9815.112.20 *有的报道1998年为16亿美元国际上知名的酶制剂企业在上世纪80~90年代有70多家,后来经过兼并改组,不少著名企业,如美国Miles 公司,荷兰Gist Brocades 公司,芬兰Finn Sugar 公司等从这个行业名单中消失。在酶制剂市场中,丹麦Novozy mes 公司和美国Genencor 国际公司各占世界市场的50%和20%,就近年来酶制剂市场在各应用领域分配来说,据Business communica tions Co.估计,1997~2002年的5年中,食品用酶由7.25亿美元增至11.76亿美元,年增长率11.4%,洗涤剂用酶由4.89亿美元增加到8.48亿美元,年增长率13.3%;纺织、制革、毛皮工业用酶将由1.65亿增加到2.58亿,年增长率10.3%;纸浆造纸业用酶由1.0亿增加到1.92亿,年增长率16.2%;化学工业由0.61亿增加到0.96亿,年增长率10.5%,平均年增长率为12.2%。与1985年时食品工业占酶制剂市场62%,洗涤剂用酶占33%,制革纺织业用酶占5%相比,十多年来明显的变化是非食品工业用酶领域迅速扩大,主要是植物纤维加工用酶如纤维素酶,半纤维素酶之在棉布加工,纸浆漂白,废纸脱墨等方面有了较大发展,反映了人们对环保意识的增强。在日本目前食用酶市场规模约为100亿日元,其中1/3为淀粉糖生产用的淀粉酶、糖化

第2节酶在工业生产中的应用

酶工程的资料一、酶工程内容：（一）“产酶”模块，包括微生物发酵产酶、细胞工程产酶和现代分子技术产酶等；（二）“分离酶”模块，包括酶的酶学性质、酶的分离纯化等；（三）“改造酶”模块，包括酶的分子修饰、酶的固定化和酶的有机催化等；（四）“用酶”模块，包括酶在医药、食品、轻化工、环境保护和生物技术等方面的应用。二、酶的基因工程与蛋白质工程酶是具有催化功能的蛋白质，其催化的多样性已使其在生物产业中得到广泛应用。应用自然界酶分子进化原理，构建具有实际应用所需的高催化效率、高稳定性的酶是蛋白质工程研究的重要目标。随着人们对酶的三级结构了解的增加，越来越多的合理设计方法，比如定点突变和结构域重组，被用来改变酶的性质和功能。通过合理设计改造的酶，不仅在工业和医药等方面起着重要作用，也加深了人们对于蛋白质结构-功能关系的认识。结构域重组是自然界中蛋白质进化的一个重要途径，也是人工设计和改造酶蛋白的有效策略。天然存在的与多种功能和性质相关的蛋白质结构域为人们构建新型酶蛋白提供了重组素材。传统的结构域重组方法通过重组同源蛋白质的结构域，已经成功地构建出了许多嵌合酶。它们或具有新的催化活力，或改变了底物特异性，或在稳定性上获得了提高，等等。一般来讲，重组亲本的同源性越低，嵌合酶获得新功能的可能性越大。重组低同源性的亲本蛋白质的困难在于，来源于不同亲本的结构域在重组过程中往往会破坏结构域界面上的相互作用，导致无活力的嵌合酶。因此，蛋白质工程的合理设计需要加深对蛋白质进化机制的理解，以及有效地构建嵌合蛋白质的新策略。蛋白质的合理设计是最早出现的蛋白质工程方法，它发展迅速并有着广泛的应用。合理设计是在对蛋白质结构-功能关系的认识的基础上，通过定点突变等技术对蛋白质的性质和功能进行改造的一种方法。应用合理设计改造蛋白质依赖于对蛋白质三级结构的了解。随着计算生物学的发展，即使目标蛋白质并没有获得解析的晶体结构，人们也可以通过与其同源的蛋白质结构进行计算机同源建模，获得其可能的结构。理论与实验相结合的特性使得合理设计成为研究蛋白质结构-功能关系的强有力的途径。根据设计所涉及的范围，合理设计可以分为如下几类： 1 定点突变（site-directed mutation）定点突变是指通过聚合酶链式反应（PCR）等技术向目的 DNA 片段中引入所需变化，包括碱基的添加、删除、点突变等[5]。定点突变能迅速、高效地提高 DNA 所表达的目的蛋白的性质。

植酸酶

植酸酶在饲料工业中的应用大家都知道酶是具有催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。今天向我大家介绍的是饲料生产工业中非常重要的一种酶——植酸酶植酸酶产品在动物和人类营养方面有非常广泛的应用，他可分解植酸(即肌醇六磷酸)，植酸是植物体内磷酸盐和肌醇的重要储存形式。植酸酶是一种新型的食品添加剂，能降低食物中的植酸而提高磷、锌、钙和铁等的利用率，改善动物对矿物质的吸收。其中磷是维持动物生长发育等生命活动必需的重要矿物质，同时也是饲料中最昂贵的组分之一，植酸酶可催化植酸盐水解，使植酸盐中的磷以磷酸根的形式分离出来从而被动物吸收，提高磷的利用率，降低环境污染。 1．1植酸酶的种类 1)按来源不同可分为微生物植酸酶、植物性植酸酶和动物性植酸酶。 2)按作用方式可分为3一植酸酶和6一植酸酶，其中3一植酸酶存在于植物、霉菌和细菌中，需Mg2+参与反应，性质稳定，耐酸和耐高温，在饲料工业中已被广泛使用。而6一植酸酶只存在于植物中，适宜pH 5．0～5．5，对温度较敏感，超过60～65℃极易被破坏。 3)按加工工艺不同可分为粉状、颗粒状和液体状植酸酶。粉状植酸酶在高温和高湿环境中易失活；脂肪包被颗粒型植酸酶在高温下脂肪膜易被融化，使植酸酶被释放出来而失活；因植酸酶在饲料中添加量极小，对喷涂精度要求高，故液体状植酸酶在饲料工业中较少使用；经特殊镶嵌的颗粒状植酸酶，热稳定性高，储存期长，在动物体内释放速度快，流动性好。 4)按酶促反应的pH有效作用范围可分为酸性植酸酶和中性植酸酶。适用于畜禽的pH 2．5~5．5有效作用范围为酸性植酸酶，适用于鲤科鱼类的pH7．0～7．5有效作用范围为中性植酸酶。 1．2植酸酶的特性植酸酶属于磷酸单酯水解酶，是一种特殊的酸性磷酸酶，适合pH为4～6，对温度的适应性要求较高，一般适宜温度在46～57℃，当超过60℃时，植酸

玉米淀粉加工复合酶制剂的生产与应用研究

工作报告 1.1课题来源 “玉米淀粉加工复合酶制剂的生产与应用研究”由白银赛诺生物科技有限公司自主立项，白银赛诺生物科技有限公司与江南大学共同组建的白银赛诺酶制剂应用技术研究中心实施完成。实施期为2010年1月——2010年12月。 1.2项目研究的目的和意义玉米淀粉是以玉米粒为原料，通过亚硫酸浸泡、破碎筛选、分离洗涤、脱水烘干制成的产品，玉米淀粉除直接用于食品、造纸、纺织、医药等领域，绝大多数用于深加工。利于淀粉深加工产品主要有：淀粉糖、氨基酸、山梨醇、化工醇、燃料乙醇、有机酸等。另外，在玉米淀粉生产过程中，还可以得到玉米油、玉米纤维、蛋白粉和玉米浆等副产品。例如淀粉糖就有较高的经济价值和食用价值，被广泛应用于食品、医药、化工、发酵等行业中；山梨醇是淀粉糖的衍生物，主要用于生产维生素C，近年来国内需求旺盛；玉米浆是一种高蛋白营养物，同时含有丰富的维生素B和矿物质。国外利用玉米进行深加工而生产的产品有3000多种，而我国仅仅开发出90多种产品。近几年，由于变性淀粉及淀粉糖的大量投产及扩产有力地促进了全球玉米深加工的快速发展，2006年全球玉米淀粉产量为3940万吨，2007年为5400万吨，2010年超过了8000万吨，我国玉米淀粉的产量从2009年到2011年每年15%-20%的增速发展，2009年玉米淀粉产量为2170万吨，2010年产量为3350万吨，居世界第二位。但人均消费淀粉只有美国人均消费的8%，欧盟的32%。未来一定的时期，随着我国居民消费水平的提升机饮食习惯的转变，玉米淀粉的消费潜力仍有极大的空间。目前，国际上生产玉米淀粉普遍采用“湿法生产玉米淀粉法”，这种技术就是对玉米先行进行浸泡，然后通过粉碎、筛分、离心、挤压、过滤等机械方法进行分离和干燥来提取。这类生产技术的缺点是分离物的分离效果差、纯度有限，深加工提纯成本高，能耗大等。因此，如何提高玉米淀粉的得率、纯度和降低能耗（水、电、煤）生产技术已成为玉米淀粉生产企业迫切需求。近年来国内外科研人员不断研究改进玉米

纤维素酶在纺织工业中的应用

纤维素酶在纺织工业中的应用报告人：张雨菲16300270102 一、技术原理纤维素酶(Cellulase)是一种复合酶，是由降解纤维素的一组酶的总称。将纤维素酶分离可分为C1酶、Cx酶、葡萄糖苷等三种组分。用纤维素酶降解纤维素，C1酶仅能作用于纤维素的结晶部分，主要分解产物为纤维素二果糖；Cx酶仅能作用于可溶性纤维素的衍生物和膨胀或部分降解纤维素；葡萄糖苷分为外切β-1，4-葡聚糖酶和内切β-1，4-葡聚糖酶。内切β-1，4-葡聚糖酶可以随机切断纤维素链的β-1，4-苷键；外切β-1，4-葡聚糖酶可从纤维素链的非还原性末端分解下葡萄糖单位。它们的水解产物为纤维素二糖、纤维素寡糖和葡萄糖。葡萄糖苷酸可使C1酶、Cx酶的水解产物转化为葡萄糖。三种酶各有专一性，但能相互协调。由纤维素酶催化的三种类型的反应：内切酶、外切纤维素酶、β-葡糖苷酶纤维素酶的β-葡糖苷酶活性的细节

纤维素酶的作用机制非常复杂，现在为止还没有完全弄清楚。除了各组分对纤维素分子的分解作用，目前越来越多的研究显示纤维素酶各组分之间有协同作用。不过，大体上它的水解作用可以分为以下几步:(1)酶分子从水相转移到纤维的表面；(2)酶分子与纤维表面结合，形成E+S的复合物；(3)把水分子转移到酶与底物复合物的激活位点；(4)在酶与底物的复合物催化下，水与纤维的接触表面发生发应；(5)产生的产物转移到水相中。二、技术应用 ①减量处理纤维素织物用纤维素酶处理都伴随着纤维的减量或失重，并引起许多性能变化。减量处理主要是改善织物的柔软、弹性和悬垂性。棉织物经过纤维素酶整理后，手感和外观可以有很大的改善。因为织物表面的绒毛被去除，处理后的织物更光洁、颜色更鲜艳。织物的硬挺度和刚性降低，光滑度和悬垂性提高，使织物获得更好的手感。 ②生物抛光处理生物抛光是一种用纤维素酶改善棉织物表面的整理工艺，以达到持久的抗起毛起球并增加织物的光洁度和柔软度。天然纤维素的结构复杂，结晶度高，在一定酶浓度和时间条件下很难把纤维素完全水解成葡萄糖单体，仅对织物表面或伸出织物表面的茸毛状短小纤维作用。生物抛光也就是去除从纤维表面伸出的细微纤维，经纤维素酶处理后稍经机械加工就可以得到表面平滑而茸毛少的织物。生物抛光的主要功效是使服装和面料长久保持光鲜、手感更柔软。 ③水洗和石磨处理纤维素酶还广泛应用于牛仔裤产品的洗涤加工，代替石洗加工工艺。最早应用在靛蓝牛仔服装的洗涤整理上，以获得与石磨相同的染料脱色，洗白等褪色防旧效果。这种加工的原理是，首先将牛仔服装上的浆料充分去除，充分发挥纤维素酶对牛仔服装表面的剥蚀作用；纤维素酶仅对牛仔服装表面部分水解，造成纤维在洗涤时发生脱落，在纤维素酶处理时，牛仔服装在转鼓中不断发生摩擦，加速服装表面纤维的脱落，并使吸附在纤维表面的靛蓝等染料一起去除，产生石磨洗涤的效果，并具有独特的外观和柔软的手感。 ④其它处理除上述处理外，纤维素酶还与脂肪酶、果胶酶共同应用于棉织物的精练加工，去除棉纤维中的天然杂质，为后续染色、印花和整理加工创造条件。酶精练后的织物润湿性、强度保留率与碱精练相同，失重率较少，耗水率低。纤维素酶整理也用于粘胶、Lyocell和醋酸纤维织物，能改善织物的手感、悬垂性，去除织物表面的绒毛，减少了粘胶织物的起球倾向和Lyocell织物的原纤化倾向。苎麻织物存在手感粗糙性差、穿着刺痒感问题，严重影响了苎麻织物的服用性能，通过纤维素酶减量整理，能够使织物获得柔软的手感和光洁的布面，刺痒感消失或改善。三、技术优缺点优点：①纤维素酶处理具有环保、节能、高效、无毒等特点，其副产品和废液可以作为肥料, 对环境无害。②酶具有专一性, 特定的酶只能水解特定的化学键。③酶在温和的温度、pH 和压力下使用。缺点：①使用酶会提高成本,。②且酶对温度、pH 、湿度和污染物敏感。 ③酶的货架期比化学药品短。

酶法在中草药各部分提取中的应用

摘要:介绍了提取新技术酶法的原理,以及酶处理技术在中草药各部分提取工艺的研究应用现状,并展望了酶处理技术的应用前景。关键词:酶法，提取 Abstract: The extraction of the principle of the new enzyme technology and processi ng technology of Chinese herbs in all parts of extraction process of application status and prospects of processing applications. Key words: enzymatic extraction [中图分类号] [文献标识码] A [文章编号] 现代中药提取中越来越多的应用到纤维素酶，纤维素酶可以快速、温和的分解细胞壁，使中药有效成分析出。恰当地利用纤维素酶处理中药材，可改变细胞壁的通透性，提高药效成分的提取率。本文就酶法提取的原理以及酶法对于中草药不同部位的提取情况作一综述。 1.酶法提取的原理中药中植物药占90%，植物细胞由细胞壁及原生质体组成。细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶质，木质素等物质构成的致密结构，一般分为3层，即胞间层、初生壁和次生壁。胞间层的主要成分为果胶质。初生壁主要由纤维素、半纤维素和果胶质组成。初生壁的结构甚为复杂，由纤维素分子组成的微纤丝构成了其基本骨架，在微纤丝之间的空隙中，填着果胶质和半纤维素的胶体状物质。和初生壁一样，次生壁的骨架也是由纤维素分子组成的微纤丝构成[1]。在中药提取过程中，细胞原生质体中的有效成分向提取介质扩散时，必须克服细胞壁及细胞间质的双重阻力。通过选用一些恰当的酶类，如纤维素酶、半纤维索酶、果胶酶等作用于药用植物细胞，使细胞壁及细胞间质中的纤维素、半纤维素、果胶等物质降解，破坏细胞壁的致密结构，引起细胞壁及细胞间质结构产生局部疏松、膨胀、崩溃等变化，减小细胞壁、细胞间质等传质屏障对有效成分从胞内向提取介质扩散的传质阻力，从传质角度促使有效成分提取率提高[2]。中药酶法提取是在传统的溶剂提取方法的基础上，根据植物药材细胞壁的构成，利用酶反应所具有