酶制剂的应用与发展现状研究综述

摘 要：酶是一种高特异性的生物催化剂，广泛应用于食品、纺织、饲料、医药、造纸等行业。酶的应用不断加强，使酶制剂的应用不断扩大，给许多行业带来了积极的影响。但是目前在我国一些行业在对于酶制剂的应用上还是出现一些问题，本文主要对于酶制剂的应用与发展现状的研究进行综述，分析了酶制剂的发展现状及其在特定领域的应用，为酶制剂在各个领域的应用提供参考。

关键词：酶制剂;食品行业;应用

1.绪论

酶制剂是微生物生产的生物制品，采用酶制剂的目的是提高日粮消化率和动物生产性能。酶制剂作为一种生物催化剂，具有反应温和、活性高、副产物少等优点，因此，酶制剂可以代替化学催化剂应用于许多领域。酶制剂在各个领域的应用伴随着基因工程、蛋白质工程和高通量筛选技术的发展逐步加强。

2.酶制剂概述

2.1酶制剂定义

酶制剂是从生物体中提取的具有酶特性的物质，在加工过程中通过催化化学反应来改善和改善产品的特性。酶制剂主要来源于生物体，通常是从动物、植物和微生物中提取的具有生物催化特性的蛋白质。经过加工，许多生物体产生的酶可以加工成不同纯度和剂型的酶。

2.2酶制剂种类

根据催化反应的性质，可通过提取和加工生产不同种类的酶，如纤维素酶、果胶酶、脂肪酶、葡萄糖淀粉酶、葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶、乳糖酶、曲霉发酵产生的蛋白酶和核糖核酸酶等。这些酶通过微生物发酵进行加工和进一步加工，从而提高产品质量，降低成本，节约原材料。

2.3酶制剂特点

2.3.1酶制剂的化学特性

酶的工业化制剂称为酶制剂。根据国际生物化学联合委员会针对酶的分类，可以把酶分成六大类，即氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶类、异构酶类、合成酶类。目前在工业生产中应用的酶有几十种，工业中应用的酶多数为水解酶类，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶、核糖核酸酶及纤维素酶等。

2.3.2酶的催化特性

酶是一种生物催化剂，几乎所有的生物化学反应都是在酶的催化下进行的。由于酶是有机体产生的活性蛋白质，能有效、特异地催化特定的化学反应，具有反应条件温和、反应产物易于纯化的优点。酶反应具有能耗低、污染小、操作简单等优点。酶的反应是特定的，一种酶只能作用于一种或一类结构相似的物质，一种酶只能作用于一种或一类特定的底物。例如，蛋白酶只对蛋白质水解起作用，酶的特异性要求酶制剂的选择要有针对性，不能盲目使用。酶催化反应比非酶催化反应效率高、反应速度快。酶催化反应范围广，比化学催化剂催化的反应多，同时，大多数酶的催化反应都是在温和的酸碱度和温度条件下进行的，具有较强的酸性和强度。碱、高温等引起蛋白质变性的因素会使酶失去催化活性。

3.酶制剂国内外现状研究

3.1国内研究

自1965年以来，我国酶已逐步发展成为一个独立的产业，在我国的经济地位，特别是在食品和环境能源方面发挥着重要作用。酶已广泛应用于洗涤剂、淀粉糖、食品烘焙、果汁加工、乳制品、啤酒、化工、饲料、皮革、纺织、制药和造纸等行业。然而，我国酶的生产与国际水平仍存在较大差距，新技术开发的质量和速度有待提高，我们应该跟踪国外酶的发展，加快步伐。随着世界能源的减少，随着人口的增加，水资源和粮食越来越稀缺。人类环保意识的增强，利用酶对传统工艺进行改造显得更加迫切。因此，迫切需要提高酶的产量，降低生产成本，开发酶的新品种和新用途。基因工程和蛋白质工程的发展为酶制剂工业的发展创造了有利条件，耐热、耐酸碱、底物特异性酶的发展，动植物产生的酶转化为微生物发酵，或不能利用的微生物产生的酶转化为安全菌株，都将成为现实。

3.2国外研究

近年来，全球工业酶市场逐年增长，全球工業酶市场被垄断。数据显示，2015年，领先的工业酶行业诺维信占全球市场份额的48%，杜邦和帝斯曼分别占全球市场份额的20%和6%。在市场细分方面，酶在国外食品和饮料中占有很大比例，生物燃料（酒精）的研发和使用也在迅速增长。从这些数据可以看出，国外酶的开发生产符合社会发展和经济发展的需要。通过酶的研究和开发，影响了社会环境、能源开发、可再生能源的充分利用、绿色环保和绿色健康。在美国，用于生产食品酶的动物原料必须符合肉类检测的要求，并实施GMP生产，而植物原料或微生物介质成分在正常使用条件下进入食物残渣时不应对健康有害。所用设备、稀释剂、辅助设备等应适合食品。严格控制生产方法和培养条件，使生产菌不成为毒素和健康危害源。

4.关于酶制剂行业的现状研究

我国酶制剂工业始于1965年，无锡酶制剂厂成立。其初始产物主要是胰蛋白酶、胃蛋白酶、麦芽和米曲霉淀粉酶。然后它的应用范围继续扩大，开始发展功能性低聚糖、功能性皮肤、酱油酿造、水解蛋白制造、石油工业、转谷氨酰胺酶、果蔬加工和造纸工业等应用。酶制剂的产量逐年增加，酶制剂的品种不断增加，生产技术显著提高，应用领域向纵深、广度等方向发展，从发酵和淀粉糖化过程中会产生酶。在发酵和淀粉糖工业、食品工业、饲料工业、纺织和洗涤工业、造纸、皮革制造和环保领域、制药工业的未来发展过程中，要加大科研投入，重视生物资源开发，采取新的技术手段。

酶作为一种生物催化剂，其活性和特异性与化学催化剂不可比拟。然而，我国对酶的研究和开发缺乏投入，无论是生产工艺还是设备技术，都需要改进，导致酶产品研发的深度和广度不合理。为了扩大酶的应用范围，可以采用多种技术，如工业酶中酶的分子修饰、工业酶中酶的高效分泌表达系统的构建等。

5.关于酶制剂在具体行业中的应用研究

5.1酶制剂在食品行业的应用

酶制剂在食品工业中的应用，包括制糖、果蔬加工与贮藏、动物产品加工、粮油加工、发酵食品加工等，食品酶能产生功能性低聚糖，酶中的过氧化物酶能防止酶的降解。还可以使水果和蔬菜等不被氧化，从而延长其保质期。菠萝蛋白酶和微生物蛋白酶能阻止肉蛋白肽水解产生苦肽。面条生产中的葡萄糖氧化酶或脂氧合酶可以将面筋蛋白SH氧化成S-，从而形成面筋蛋白之间的蛋白质网络结构，提高面团的面筋强度。中国有1.3-1.4亿吨小麦和9000万吨面粉，沿海城镇消费2500-3000万吨，酶制剂作为面粉品质改良剂具有广阔的市场前景。酱油的制备主要以蛋白质水解产物为原料，通过酶解蛋白质得到的水解产物可以解决酱油中三氯丙醇的制备问题。蛋白质的酶水解在室温下进行，没有有害的副作用或三氯丙醇，味道好，营养丰富。蛋白质水解物作为一种有营养的风味调味品，是一个发展方向。酵母抽提物除蛋白水解产物外，是近年来我国新开发的营养香料调味料，目前已生产规模达数千吨。

5.2酶制剂在清洁行业的应用

酶制剂在洗涤剂中的应用是清除附着在衣服表面的固体污垢和带有汗渍、血渍、淀粉和脂肪等特殊污垢。这些污垢不易被表面活性剂去除，属于有机污垢，可被水解酶水解，因此，酶中的水解酶能有效地清洗衣物。油脂中的脂肪、蛋白质和糖能均匀、充分地进入水溶液需要酶制剂。酶制剂可以将组织分解，加水乳化均匀，去除悬浮物，然后根据比重的不同，将油层和水层分离，将油层精制成色拉油。分离后，从水层中产生蛋白质，再从水层中产生蛋白质。油脂被酶制剂分离并且可以充分利用一切。一般来说，在浸水过程中，加入人纤维素酶破坏油组织的细胞膜，使脂肪充分释放，实验表明，酶处理的脂质回收率可达95%以上。酶在清洁制革中的应用，可以有效地解决传统制革中硫化物、石灰、BOD、COD、TDS等超标污染物的问题，也可以改善皮革的制作。我国早在世界上就发展了蛋白酶脱毛技术，已在许多制革厂得到应用。酶脱毛废水主要含有蛋白质和脂肪，不含有毒物质，废液可作为动物饲料，消除脱毛废水的污染。

5.3酶制剂在饲料行业的应用

酶在饲料工业中的应用比较广泛，农业部批准了十多种饲料酶，包括淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶。许多国内外研究表明，饲料中添加千分之一的复合酶，可使饲料报酬提高10%，增长率提高10%。酶制剂对提高饲料利用率和提高生猪生产性能具有重要作用，然而，饲料加工工艺、猪胃肠温度和酸碱度、猪品种和年龄等因素都会影响酶制剂的应用。淀粉酶能使淀粉在小肠内更快地降解，由于营养、环境和免疫系统的变化，体重会下降。在饲料中添加淀粉酶等酶，可以改善营养物质的消化吸收、饲料转化和动物生长速度。但在应用过程中，必须采取具体措施，实现养猪业的健康发展。动物饲料中的蛋白质来源于各种饲料材料，它们最终通过降解为氨基酸沉积在肌肉中。在单胃动物的饮食中，蛋白酶不仅能充分降解动物可用的小分子皮肤所储存的大部分蛋白质/储存的蛋白质，而且通过降解抗营养因子提高饲料的营养价值。

5.4酶制剂在环保领域的应用

酶制剂对造纸废水的生物处理、生物漂白、生物印染、提高酶浆性能和树脂的生物控制具有重要作用。酶制剂无毒，可在环境中降解，在废纸制浆中加入酶制剂，可使油墨溶解，达到脱墨目的。生产试验表明，废纸制浆质量提高，回收率提高，污染减少，具有重要的技术经济意义。酶制剂还可以减少环境污染，改善纸浆性能，这是因为酶在预处理过程中可以软化木质素或半纤维素的结构，使纤维素顺利脱落，该工艺耗时少，节约能源和碱液，促进了纸浆的生产。此外，酶的加入也可以起到漂白作用，因为它可以去除浆液中脂溶性提取物。

6.总结与展望

酶制剂在我国有着非常广阔的应用前景。中国有12亿人口，酶制剂在我国已经发展了35年，在我国已经有了自己独特的资源和生活习惯，积累了大量的经验，培养了大量的酶制剂技术人员。酶制剂的发展对当今社会经济有着重要的贡献，酶制剂产品不仅可以降低成本，节约资源，而且有助于新产品的开发。特别是对于食品工业的影响，新食品加工技术的发展是以绿色、健康、环保的理念为基础的，使人们能够从根本上了解食品及其营养价值，利用酶制剂可以解决这些问题。人们不仅能制造食物，而且知道如何在食物中使用酶制剂，它将影响和改善食品的风味和味道，这将是未来食品工业的一个重要因素。同时，随着微生物技术、基因工程和分子生物学技术的发展，酶制剂的种类和质量已成为食品工业最重要的要求，酶制剂工业的发展前景将有助于食品工业的发展，开拓新的市场。根据我国酶制剂工业的实际情况和酶制剂在我国应用领域的研究，可以发现酶的发展状况不容乐观。为了促进其在各个领域的应用，我们需要加大科研投入，进一步加强研究。同时，要加强生物资源开发，使其形成酶制剂工业新的增长点。此外，我国还需要加强技术研究，不断提高酶的生产水平，使其更好地应用于各个领域。

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作者简介：

陈雅丽，出生年月：1984.05，性别：女，民族：汉，籍贯（精确到市）：江苏连云港，当前职务：质量控制经理，学历：本科，研究方向：生物化工.