微生物酶制劑在食品工業(yè)大有可為

食品工業(yè)是酶制劑的應用大戶，作為一種高效的生物催化劑，在食品添加劑的生產(chǎn)中獲得廣泛應用，20世紀40年代，微生物酶制劑工業(yè)迅速發(fā)展起來，以其種類繁多，生長速度快、加工提純容易、加工成本相對較低等優(yōu)越性成為酶制劑生產(chǎn)的主要來源，是現(xiàn)代酶工程中獲取酶制劑的主要途徑。現(xiàn)在除少數(shù)幾種酶仍從動、植物中提取外，絕大部分是用微生物來生產(chǎn)的。

什么是微生物酶制劑？

酶制劑是指從生物中提取的具有酶特性的一類物質，酶制劑主要作用是催化食品加工過程中各種化學反應，改進食品加工方法。是一類從動物、植物、微生物中提取具有生物催化能力的蛋白質。微生物酶制劑就是從微生物中提取的蛋白質。

微生物酶制劑的應用

在食品工業(yè)中酶有著廣泛的應用，主要用于淀粉、釀造、果汁、飲料、調味品、油脂加工的領域。α-淀粉酶是分布最為廣泛的酶制劑，遍及微生物至高等動物。焙烤工業(yè)中的α-淀粉酶一直是從大麥麥芽和細菌、真菌葉中提取的。自從1955年以及1963年在英國經(jīng)過GRAS級驗證后，真菌淀粉酶一直作為面包的添加劑?，F(xiàn)在他們應用于不同領域?，F(xiàn)代化連續(xù)焙烤過程中，在面粉中添加α-淀粉酶不僅可以增加發(fā)酵率，降低生面團粘度（改進產(chǎn)品的體積和質地），增加生面團中糖的含量，改良面包的口感、外皮顏色和焙烤質量，還可以延長焙烤食品的保鮮時間。

在食品工業(yè)中酶制劑不只是作為一種添加劑，在食品保鮮方面也有很大的應用。溶菌酶由于其專一地作用于細菌的細胞壁，使細菌溶解，而對沒有細胞壁的人體細胞不會產(chǎn)生不利的影響，所以廣泛地應用于醫(yī)藥、食品等需要殺滅細菌的領域。在食品保鮮方面，可用于各種食品的防腐保鮮等，如干酪、水產(chǎn)品、低濃度釀造酒、乳制品等其它食品的保鮮。采用溶菌酶進行食品的防腐保鮮，一般使用蛋清溶菌酶。蛋清溶菌酶對人體無害，可有效地防止細菌對食品的污染，它已廣泛地用于各種食品的防腐保鮮。

微生物酶制劑的加工工藝

隨著人們對健康、環(huán)保要求的增高，微生物生產(chǎn)的酶制劑將更需發(fā)展，酶制劑工業(yè)大有可為。由于酶作用的特異性強、反應條件溫和、安全性大、污染環(huán)境小，因此其生產(chǎn)過程是大規(guī)模生產(chǎn)技術應用過程，由三大工序組成：發(fā)酵、提取、造粒。

發(fā)酵微生物經(jīng)過DNA技術的重組，變成高效的特定酶制劑的生產(chǎn)菌，生產(chǎn)菌在丹麥批量生產(chǎn)并冷藏，使用前，首先要經(jīng)過實驗室的擴大培養(yǎng)，然后接入發(fā)酵車間內的種子罐進行再次擴大培養(yǎng)，最后擴大培養(yǎng)后的生產(chǎn)菌進入發(fā)酵罐開始酶制劑的人工化生產(chǎn)。生產(chǎn)菌在大型的不銹鋼發(fā)酵罐內得到充分的養(yǎng)分和空氣，在最適合的環(huán)境中迅速成長，同時產(chǎn)出大量的生物酶。整個發(fā)酵過程都是由計算機自動控制完成的，發(fā)酵所用的原料主要是農(nóng)產(chǎn)品，發(fā)酵的整個過程完全符合GMP的要求。

提取提取過程的主要任務是從發(fā)酵液中提取酶。這是由許多過濾和濃縮步驟完成的。首先發(fā)酵液經(jīng)初步過濾后，變成澄清的含有酶的濾液，此時的濾液經(jīng)進一步過濾，去除大量的水份和小分子物質后變成酶的濃縮液。如果需要，酶的濃縮液可被進一步濃縮。對于以液體出售的酶產(chǎn)品，提取的最后步驟是標準化和穩(wěn)定化。整個提取的生產(chǎn)過程完全符合GMP的要求。

造粒固體酶（顆粒酶）廣泛應用于洗滌行業(yè)和紡織行業(yè)中。

微生物酶制劑的新發(fā)展

海洋微生物酯酶是水科院黃海所在“十五”和“十一五”863計劃的持續(xù)支持下獲得的一株可以分泌高效穩(wěn)定新型內酯水解酶的枯草芽孢桿菌MP-2，該海洋微生物酯酶性質穩(wěn)定，立體專一性好，通過拆分得到的L-泛酸內酯光學純度可以達到98%以上。研究突破了中間體內酯的手性拆分和固定化酶工藝等關鍵技術，利用新工藝采用酶法拆分，拆分率可達到45%以上，同時其產(chǎn)生的右旋泛酸內酯轉化率基本為100%，實現(xiàn)了近乎零消耗的過程。該技術與化學工藝法相比，成本低、高效節(jié)能、反應條件溫和、專一性高、環(huán)境污染小。課題的實施將對我國海洋生物制品工業(yè)的發(fā)展起到強大的推動作用，加速醫(yī)藥、食品、水產(chǎn)、養(yǎng)殖等相關應用領域行業(yè)的發(fā)展，形成綠色產(chǎn)業(yè)鏈。

微生物酶制劑加工需要注意的幾個問題

菌種選擇任何生物都能在一定的條件下合成某些酶。但并不是所有的細胞都能用于酶的發(fā)酵生產(chǎn)。一般說來，能用于酶發(fā)酵生產(chǎn)的細胞必須具備如下幾個條件：酶的產(chǎn)量高。優(yōu)良的產(chǎn)酶細胞首先具有高產(chǎn)的特性，才有較好的開發(fā)應用價值。高產(chǎn)細胞可以通過篩選、誘變、或采用基因工程、細胞工程等技術而獲得；容易培養(yǎng)和管理，要求產(chǎn)酶細胞容易生長繁殖，并且適應性較強，易于控制，便于管理；產(chǎn)酶穩(wěn)定性好。在通常的生產(chǎn)條件下，能夠穩(wěn)定地用于生產(chǎn)，不易退化。一旦細胞退化，要經(jīng)過復壯處理，使其恢復產(chǎn)酶性能；利于酶的分離純化。發(fā)酵完成后，需經(jīng)分離純化過程，才能得到所需的酶，這就要求產(chǎn)酶細胞本身及其它雜質易于和酶分離；安全可靠。要使用的細胞及其代謝物安全無毒，不會影響生產(chǎn)人員和環(huán)境，也不會對酶的應用產(chǎn)生其它不良的影響。

產(chǎn)酶條件的控制提高微生物酶活性和產(chǎn)率的途徑是多方面的，其中控制營養(yǎng)和培養(yǎng)條件是最基本也是最重要的途徑。改變培養(yǎng)基成分，常常能提高酶活性，改變培養(yǎng)基的氫離子濃度和通氣等條件，可以調節(jié)酶系的比例，改變代謝調節(jié)或遺傳型，可以使酶的微生物合成產(chǎn)生成千倍的變化。上述的這些措施，對于微生物產(chǎn)酶的影響并非孤立的，而是相互聯(lián)系、相互制約的。所謂最佳培養(yǎng)條件與培養(yǎng)基的最佳組成，都是保證酶合成達到最高產(chǎn)率的控制條件。通常，菌種的生長與產(chǎn)酶未必是同步的，產(chǎn)酶量也并不是完全與微生物生長旺盛程度成正比。為了使菌體最大限度地產(chǎn)酶，除了根據(jù)菌種特性或生產(chǎn)條件選擇恰當?shù)漠a(chǎn)酶培養(yǎng)基外，還應當為菌種在各個生理時期創(chuàng)造不同的培養(yǎng)條件。例如細菌淀粉酶生產(chǎn)采取"低濃度發(fā)酵，高濃度補料"，蛋白酶生產(chǎn)采取"提高前期培養(yǎng)溫度"等不同措施，提高了產(chǎn)酶水平。

分離提純微生物酶的提取方法，因酶的結合狀態(tài)與穩(wěn)定性的不同，應用部門對產(chǎn)品的純度要求不同，而有一定的區(qū)別。如果提取到的酶是一種可溶于水的復雜混合物，則需要進一步加以純化。適用于大生產(chǎn)的提純方法總是以降低成本、提高效能而同時又提高產(chǎn)品純度和質量為前提，事先應當經(jīng)小試驗規(guī)模充分對比，從中加以選擇。理想的提純方法應滿足二個條件，即比活性的提高與總活性的回收高，但實際上往往難以兼得。主要的方法有鹽析法、有機溶劑沉淀法、吸附法。

安全控制微生物酶制劑雖是生物產(chǎn)品，比化學制品更安全，但酶制劑并非單純制品，常含有培養(yǎng)基殘留物、無機鹽、防腐劑、稀釋劑等，在生產(chǎn)過程中還可能收到沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的污染，還可能還生物毒素，此外培養(yǎng)基中都要使用無機鹽，難免混入汞、鉛、砷等有毒重金屬，因此，酶制劑的生產(chǎn)必須有良好的生產(chǎn)規(guī)程要求。

今后微生物酶制劑在食品工業(yè)中的應用要主要做好以下工作：改進當今具有商業(yè)價值的酶，開發(fā)耐熱、耐酸堿，對底物有特殊作用的酶，以及將動植物生產(chǎn)的酶改由微生物發(fā)酵方法來生產(chǎn)，或者將還不能使用的微生物所產(chǎn)的酶改由安全菌來生產(chǎn)；開發(fā)新的獨特的酶；復合酶在食品工業(yè)中的應用較少，還有待進一步發(fā)掘；酶制劑開發(fā)方面最新技術的應用。

隨著微生物酶制劑工業(yè)的發(fā)展，其優(yōu)越性、影響力將更為提高，我國微生物酶制劑工業(yè)應當在新品研究、加工工業(yè)、安全性上多加研究，爭創(chuàng)品牌，形成規(guī)模，必將對我國食品工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。

來源：慧聰食品工業(yè)網(wǎng) 作者：嚴彥

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