酶工程技术及其在食品加工检测中的应用

郑 昆，杨 红

（1．吉林化工学院工程学院，吉林吉林 132022；2．吉林通用航空职业技术学院，吉林吉林 132000）

酶工程又被称为蛋白质工程学，主要服务于人类生产及其他目的。具体来讲，酶工程是指工业上有目的的设置一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在一定条件下催化化学反应，生产人类需要的产品或服务于其他目的的一门应用技术。酶工程的研究内容众多，如酶制剂的制备、酶的修饰改造等。目前，酶工程技术已经开始广泛应用于食品工业等诸多领域，对这些行业的发展起到了明显的促进作用。

生物酶由有机物体的活细胞孕育而来，可对生物机体内的生物反应产生催化作用。通常情况下，可从以下几个方面总结生物酶的特点。①具有较高的催化效率。相较于其他类型的催化剂，酶往往具有更高的催化效率，能够高出107～1 020倍左右[1]。②具有明显的专一性特征。其他催化剂能够对多种化合物的反应进行催化，而生物酶则只能够对一种化合物的反应进行催化。③具有较为温和的反应条件，能够调控酶的催化过程。但由于其属于蛋白质范畴，温度、pH值等因素会在很大程度上产生干扰作用，导致生物酶活性减弱，缺乏良好的稳定性。

1 酶工程技术的研究

1.1 酶的提纯与分离

在酶工程技术研究领域内，非常基础性的内容为提取和分离纯化。此项基础技术不仅会对酶的产率、活性等产生直接影响，与其他技术的发挥也具有密切联系。现阶段，超声辅助法、沉淀法等应用较为广泛[2]。以POD酶为例，借助于硫酸铵-丙酮沉淀法可高效分离、纯化大豆不同部位的POD酶。再如，在生姜蛋白酶提取时，可将沉淀法的有机溶剂法引用过来，也能够产生良好的提取效果。

1.2 固定化酶技术

固定化酶技术指的是通过应用特殊方法，于特定空间内限定游离酶，或于一定载体上固定游离酶，这样游离酶的自由移动难以实现，但依然保持酶的空间结构、活性中心的完整性。①固定化材料。无机载体材料、有机载体材料是常见的固定化材料，近些年来，有诸多新型材料被研发出来，如磁性纳米材料、复合载体材料等。②固定化方法。过去主要利用吸附法、交联法等单一方法在载体上固定游离酶，对其自由移动进行限制。近些年来，复合方法得到广泛应用，其能够对单一方法的不足进行有效弥补。

1.3 动植物细胞培养生产酶

通过对特定技术进行应用，优良动植物细胞得到顺利获取后，将细胞培养于特定条件的反应器中，即可对需求的酶进行有效获取。其中，蛋白酶、氧化酶等主要由植物细胞中获取，而胰蛋白酶、凝乳酶则可从动物细胞中获取[3]。

2 酶工程技术在食品加工检测中的应用

2.1 食品加工中的应用

2.1.1 谷物加工

借助酶工程技术加工与开发谷物，可促使谷物加工行业的整体效益得到显著提升。谷物中含有较多的淀粉，营养价值较高。依托酶技术深加工处理谷物淀粉，可促使淀粉制糖、淀粉制酒等得到实现。近些年来，人们日趋关注食物的营养状况，利用酶技术可将符合人类身体营养需求的谷物食品开发出来，如膳食纤维等。纤维物质是膳食纤维的主要组成，其能够改善人体多种生理功能。在膳食纤维加工过程中，要将具有较短分子链和较小分子量的膳食纤维转化具有较长分子链与较大分子量的淀粉，酶技术在其转化过程中发挥着十分重要的作用。利用淀粉酶、糖化酶等多种生物酶，即可高效水解淀粉的分子链，有助于加工效率、加工质量的提升。

2.1.2 果蔬加工

果汁加工是酶技术的重要应用领域，在加工过程中，由于植物细胞空隙中会释放果胶类物质，这些物质具有较高的黏稠度，对果汁的过滤与澄清造成了不利影响。而利用果胶酶能够有效分解果汁中的果胶，明显降低果汁黏稠度，不仅榨汁产量得到增加，澄清效率也得到了改善。在果蔬加工过程中，难免会用到一些尚未完全成熟的果实，由于果实中的淀粉含量较高，将会增加果汁黏度。而通过在加工过程中同步应用淀粉酶与果胶酶，则可有效规避这些问题，促使果汁生产质量得到提高。

2.1.3 肉类加工

为满足人们的营养需求，在肉制品生产中要对食用盐含量、脂类含量等进行严格控制。同时，受加工工艺等因素的影响，会有较多副产物出现于加工过程中，如果能够高效利用副产物，既可以提高资源利用率，又可以扩大企业效益。基于酶工程技术的支持，能够实时监测加工工艺，既能够对肉制品的风味进行及时改变或保持，又能够避免生成有害物质。通过将水解酶、氧化酶等应用于肉类加工中，可增加肉制品中的活性肽物质，进而加工出具有特殊风味的肉制品[4]。同时，肉类保水性能也可得到提升。

2.2 食品检测中的应用

（1）酶联免疫分析法。酶联免疫分析法于20世纪70年代出现，由于其操作难度较小，且定量检测有效性较高，被广泛应用于食品安全检测领域。基于酶联免疫分析法的支持，能够对果蔬食品中的农药成分残留进行高效检测。目前，依托酶联免疫分析法已制成多种检测试剂，各类试剂具有不同的使用范围及检测准确度。因此，在食品安全检测过程中，工作人员要结合食品基质对酶联免疫试剂的种类进行科学选择。完成检测过后，可利用液相色谱法对检测结果进行确认，以便保证检测的准确性[5]。

（2）酶生物传感器法。酶的催化性能具有专一性的特征，而电化学分析的简便性、高效性优势明显，通过有机结合酶与电极，可快速、准确地分析检测复杂的混合物。近些年来，酶生物传感器的类型不断增多，准确性、灵敏度等得到了大幅度的提高，在食品安全检测领域内得到了十分广泛的应用。以亚硝酸盐检测为例，借助于特定的酶生物传感器即可在短时间对食品中的实际含量进行精确检测，有效满足了检测工作需求。

3 结语

综上所述，酶工程技术是生物化工技术的重要组成部分，通过深入研究和开发酶工程技术，可对食品工业的发展起到良好推动作用。近些年来，随着一系列现代科学技术的日趋成熟，将会进一步拓展酶工程技术的研究深度，酶工程技术的应用领域也会逐步扩大。相关技术人员要充分明确酶工程技术的价值，积极了解世界范围内的前沿成果，持续创新和发展酶工程技术。