上期我們講解了陜西復(fù)合交聯(lián)堵劑中的生物酶在紡織和石油行業(yè)的應(yīng)用，今天小編主要講解其在食品行業(yè)的應(yīng)用：

1、食品行業(yè)應(yīng)用

蛋白酶的生產(chǎn)現(xiàn)狀

蛋白酶是較重要的一種工業(yè)酶制劑，能催化蛋白質(zhì)和多肽肽鍵水解。它廣泛存在于動物內(nèi)臟、植物莖葉、果實和微生物中。各種生物體都能合成它，但唯有微生物蛋白酶具有生產(chǎn)價值，蛋白酶也是研究的比較深入的一種酶，已做成結(jié)晶或得到高度純化物的蛋白酶達100多種，其中不少酶的一級結(jié)構(gòu)以及立體結(jié)構(gòu)也已闡明。

蛋白酶的商品生產(chǎn)始于20世紀(jì)初，30年代微生物蛋白酶開始用在食品和制革工業(yè)。近 20 年來，微生物蛋白酶的研究蓬勃開展。20世紀(jì)50年代初，日本學(xué)者首先發(fā)現(xiàn)霉菌中存在幾種類型的蛋白酶，特別是酸性蛋白酶，20世紀(jì)60年代初，荷蘭開始生產(chǎn)添加堿性蛋白酶的洗滌劑。到目前為止，國際市場上商品蛋白酶80-100種以上。

蛋白酶的分類

按蛋白酶水解蛋白質(zhì)的方式可分為以下幾種。（1）切開蛋白質(zhì)分子內(nèi)部肽鍵，生成相對分子質(zhì)量較小的多肽類，這類酶一般叫內(nèi)肽酶；（2）切開蛋白質(zhì)或多肽分子氨基或羧基末端的肽鍵，而游離出氨基酸，這類酶叫外肽酶。作用于氨基末端的稱為氨肽酶，作用于羧基末端的稱為羧肽酶；（3）水解蛋白質(zhì)或多肽的脂鍵；（4）水解蛋白質(zhì)或多肽的酰氨鍵。

按酶的來源可以分為動物蛋白酶、植物蛋白酶、微生物蛋白酶。

微生物蛋白酶又可分為細菌蛋白酶、霉菌蛋白酶、酵母蛋白酶和放線菌蛋白酶。

按蛋白酶作用的較適 pH 可以分為 pH2.5-5.0 的酸性蛋白酶、pH9.5-10.5 的堿性蛋白酶、pH7-8 的中性蛋白酶。為了方便起見，微生物蛋白酶常用這種分類方法；根據(jù)蛋白酶的活性中心和較適反應(yīng) pH 可以分為絲氨酸蛋白酶、巰基蛋白酶、金屬蛋白酶和活性中心有兩個羧基的酸性蛋白酶。

蛋白酶的用途

3.1 用于食品發(fā)酵工業(yè)

醬油的釀造就是利用米曲霉分泌的蛋白酶分解原料中的蛋白質(zhì)，使其降解為胨、多肽、氨基酸，生成色、香、味于一體的產(chǎn)品。也有直接用蛋白酶制劑釀造醬油，但風(fēng)味欠佳。啤酒釀造中，當(dāng)麥芽糖用量減少輔料增加時，常需要補充蛋白酶，使蛋白質(zhì)充分降解，霉菌和細菌蛋白酶適合這一用途。微生物酸性蛋白酶還是有效的啤酒澄清劑。魚露是鮮魚加 25%-30%食鹽自然發(fā)酵 6-12 個月而成，若添加少許霉菌蛋白酶可縮短發(fā)酵時間，提高風(fēng)味。

3.2 用于制革生產(chǎn)

制革的原料皮中纖維蛋白是皮革的有用成分，此外還有不少非纖維狀的蛋白存在于纖維間隙和表皮中，這些蛋白含量雖少，若不去除，成品皮革僵硬而脆。蛋白酶不能分解天然膠原，而只能分解間質(zhì)蛋白，因而可用于制革工藝，國內(nèi)生產(chǎn)的中性和堿性蛋白酶制劑均可用于酶法脫毛。

3.3 制造明膠和可溶性膠原纖維

工業(yè)上用石灰水浸去皮、骨等原料中的油脂與雜蛋白等，此工藝耗時長達數(shù)月，勞動強度大，出膠率低而且能耗大，用蛋白酶凈化膠原，明膠純度高，質(zhì)量好，相對分子質(zhì)量均勻，分子排列整齊，生產(chǎn)周期短，明膠收率高，幾乎達 100%。

3.4 預(yù)處理羊毛低溫染色

羊毛用高溫染色，會使毛的強度受到損害，且易造成纖維氈化收縮和毛體豎起，用蛋白酶處理后的羊毛，在沸點下染色，2min 的上色率可達100%，成品色澤鮮艷，手感豐滿，廢水中燃料含量大大降低。

3.5 絲綢脫膠

生絲織物必須脫膠，絲膠是一種蛋白質(zhì)，我國歷來用堿皂法高溫?zé)捊z進行脫膠，缺點很多，堿質(zhì)侵襲絲素，易引起發(fā)毛影響光澤，用蛋白酶脫膠后，成品手感潤滑柔軟，光澤鮮艷，而且脫膠時間短，操作溫度低，勞動生產(chǎn)率提高。

蛋白酶的基本性質(zhì)

蛋白酶種類繁多，形制上差別較大，但同一類的蛋白酶之間，亦有其共同之處。蛋白酶的基本性質(zhì)如下：

（1）從蛋白酶活性中心的基團來看，絲氨酸蛋白酶的活性中心均含有絲氨酸；巰基蛋白酶活性中心含有半胱氨酸；羧基蛋白酶活性中心含有酸性氨基酸，即谷氨酸或天冬氨酸；金屬蛋白酶的活性中心則含有二價金屬離子，如鋅離子、錳離子、鈷離子、鐵離子、銅離子等。

（2）許多霉菌蛋白酶和動物胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等是酸性蛋白酶，其作用較適pH值為2.0～4.5，等電點為pH3～5，在pH2～5的范圍內(nèi)較穩(wěn)定，較適作用溫度37～60℃，相對質(zhì)量一般為30000～35000。

(3)許多芽胞桿菌蛋白酶和植物蛋白酶是中性蛋白酶，其較適pH值為6.0～8.0，等電點8～9，在pH6～7穩(wěn)定，相對分子質(zhì)量30000～40000，反應(yīng)時間在10～30min，較適溫度40～50℃，對熱穩(wěn)定性差。大多說中性蛋白酶屬于金屬蛋白酶。

(4)堿性蛋白酶幾乎都有微生物產(chǎn)生，其較適pH為9.0～10.5，等電點pH 8～9，相對分子質(zhì)量較小，為20000～35000，對熱穩(wěn)定性較差。

蛋白酶的活力測定

蛋白酶的種類繁多，不同的蛋白酶的性質(zhì)和催化反應(yīng)條件各不相同，無法規(guī)定一個統(tǒng)一的測定方法，目前使用較多的有福林—酚法、紫外分光光度法、甲醛滴定法、DHT-酪蛋白法。

5.1福林酚法

蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解成氨基酸，其中含酚基的氨基酸（色氨酸、酪氨酸）與福林試劑反應(yīng)，生成藍色復(fù)合物，藍色深淺與含酚基氨基酸的多少成正比，以此來測定酶的活力。

5.2 甲醛滴定法

蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解成氨基酸，再用甲醛固定氨基酸的氨基，用0.1mol/LNaOH溶液滴定生成的氨基酸，從而測定其酶活。

5.3 DHT-酪蛋白法

用5-氨基四唑重氮鹽將酪氨酸中部分組氨酸和酪氨酸重氮化，得到黃色的重氮5-氨基四唑酪蛋白（DHT-酪蛋白）。以DHT-酪蛋白為底物，在蛋白酶作用下，水解生成DHT-肽，二價離子可與DHT-蛋白與DHT-肽形成穩(wěn)定的可溶性紅色螯合物，而鋅離子可迅速沉淀DHT-酪蛋白，但不沉淀DHT-肽。選用合適濃度的鋅離子和鎳離子作為沉淀劑和顯色劑，利用比色法可測定蛋白酶活力。

彈性蛋白酶及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用

彈性蛋白酶（Elastase）是一種以水解不溶性彈性硬蛋白（elastin）為特征的蛋白水解酶，它可由動物胰臟提取或由微生物發(fā)酵制得。彈性硬蛋白是一種由丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸等非極性氨基酸殘基交聯(lián)而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它可以耐受酸堿處理，并能抵抗一般蛋白酶的消化。我國該產(chǎn)品的生產(chǎn)是由豬胰臟提取，由于臟器資源利用受限制，胰彈性蛋白酶一向供不應(yīng)求。在國外，藥用彈性蛋白酶既有通過動物胰臟提取，也有發(fā)酵生產(chǎn)，它們的作用效果相似。

微生物彈性蛋白酶與豬胰臟彈性蛋白酶一樣，具有廣泛的水解活性，不但能降解彈性硬蛋白，而且對明膠、血纖維蛋白、血紅蛋白、白蛋白等多種蛋白質(zhì)都有降解作用，是一種廣譜的肽鏈內(nèi)切酶。國外早已經(jīng)開始了微生物產(chǎn)彈性蛋白酶的研究和生產(chǎn)，出現(xiàn)了商品化的彈性蛋白酶，取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。利用微生物生產(chǎn)彈性蛋白酶不僅能夠提供足夠的治療用藥物酶，也能為開拓該酶的其他方面的應(yīng)用提供充足的酶源，如降解環(huán)境中的豬、牛加工后的難降解廢物，肉的嫩化等。

由于彈性蛋白酶水解特性較廣，脂肪族非極性氨基酸為羧端的肽鍵都能被分解，并且它具有脂酶及脂蛋白水解酶的活性，能降解包括抗一般蛋白水解酶作用的彈性硬蛋白在內(nèi)的大多數(shù)蛋白質(zhì)，因而彈性蛋白酶在食品工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。有的微生物產(chǎn)生的彈性蛋白酶水解專一性很廣，許多動植物蛋白都能為之降解，特別是一些難以處理、食用的韌帶、大動脈管、筋腱等蛋白廢料，在農(nóng)副產(chǎn)品的深加工、高蛋白食品的制作等方面得到廣泛應(yīng)用。同時彈性蛋白酶能專一降解結(jié)締組織中堅韌的彈性纖維組分，當(dāng)其他蛋白與彈性蛋白共存時，酶優(yōu)先對彈性蛋白水解，因此可以作為理想的肉類嫩化劑用于食品加工業(yè)和日常生活中。關(guān)國雄等研究了彈性蛋白酶和木瓜蛋白酶對不同蛋白質(zhì)水解能力的差別，研究發(fā)現(xiàn)木瓜蛋白酶對彈性蛋白無水解能力；在彈性蛋白和其他食用蛋白質(zhì)共存時，彈性蛋白酶優(yōu)先水解彈性蛋白；對食用蛋白質(zhì)的水解，彈性蛋白酶比木瓜蛋白酶強一倍。由此，可以認為彈性蛋白酶可通過選擇性水解肉類中堅韌的彈性纖維部分來真正起到肉類嫩化而又不會改變口味和風(fēng)味的作用，而不是單純對食用蛋白加以非選擇性部分消化。

彈性蛋白酶經(jīng)濟價值高，目前國內(nèi)僅從豬胰臟中提取，由于酶源受到限制，作為治療用生化藥物和其他方面的應(yīng)用長期供不應(yīng)求。因而利用微生物生產(chǎn)彈性蛋白酶就顯得尤為必要。雖然國外早已開始微生物生產(chǎn)彈性蛋白酶的研究，也取得了很大進展，如酶源范圍擴大，酶活性從幾十單位提高到1000U/ml，對幾種微生物產(chǎn)生的彈性蛋白酶基因結(jié)構(gòu)以及酶的分泌進行了初步研究，但是在應(yīng)用微生物生產(chǎn)彈性蛋白酶中仍存在許多問題，如多數(shù)微生物生產(chǎn)的彈性蛋白酶活力不高，有的微生物產(chǎn)生的彈性蛋白酶存在著毒性等安全問題，同時對微生物彈性蛋白酶的加工、分泌和調(diào)控機制仍未明了。這些都給微生物生產(chǎn)彈性蛋白酶帶來了障礙，延緩了對其的開發(fā)研究進程。

但是利用微生物開發(fā)彈性蛋白酶有著不可估量的前景。有人計算，從1Kg豬胰臟中提取4．0～4．8g彈性蛋白酶粉，總活力平均為2×105.3U/Kg胰臟，而利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)彈性蛋白酶牞以一個20m3發(fā)酵罐每天生產(chǎn)12m3發(fā)酵液計算，則發(fā)酵液中總酶活力為1．2×109U，相當(dāng)于6000Kg胰臟中所含的彈性蛋白酶量?？梢?，由微生物發(fā)酵生產(chǎn)彈性蛋白酶成本低，產(chǎn)量大，設(shè)備利用率高，不受原料來源限制。目前，由微生物發(fā)酵生產(chǎn)彈性蛋白酶的關(guān)鍵是篩選彈性蛋白酶的高產(chǎn)菌株，同時利用誘變培育出產(chǎn)更高酶活性的菌株。此外，要從微生物產(chǎn)彈性蛋白酶的機理進行深入研究，搞清彈性蛋白酶的合成、加工、分泌和調(diào)控機制，達到人為控制彈性蛋白酶的生產(chǎn)；或?qū)⒄{(diào)控彈性蛋白酶合成的結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)入到大腸桿菌中，進行有目的性地設(shè)計彈性蛋白酶，減少彈性蛋白酶的毒性或提高酶活力；縮短彈性蛋白酶進行藥理、毒理及藥效試驗的時間，擴大彈性蛋白酶在醫(yī)藥、食品工業(yè)和日用化工等方面的應(yīng)用。

2、造紙行業(yè)應(yīng)用

生物酶脫墨劑采用現(xiàn)代生物科技，優(yōu)選針對性強的多種高效生物酶復(fù)配而成，與酶激活專用助劑配合使用，適用于混合辦公廢紙、報紙雜志等的脫墨，并能明顯改善造紙過程中的膠粘物沉積現(xiàn)象。

脫墨機理

各種專用生物酶分工協(xié)作，作用于纖維表面的細小纖維、油墨、膠粘物中的聯(lián)結(jié)劑及油墨、膠粘顆粒，使纖維與油墨、膠粘物之間結(jié)合力變?nèi)酰恢苯臃纸庥湍?、膠粘物，使其顆粒更細小，并加強其親水性；在機械力及專用助劑作用下使油墨、膠粘物與纖維充分分離，并保持良好的分散性，有效地防止油墨及膠粘物的附聚及對纖維的二次污染；從而在后續(xù)工段中將其除去。

生物脫墨劑特點

直接降低脫墨成本，綜合成本優(yōu)勢明顯；

生物酶脫墨條件溫和，化學(xué)品用量少,纖維損失小,保持良好 的纖維特性；

大幅度降低污水COD和BOD，有利于環(huán)保，減輕污水處理壓力；

有效處理膠粘物問題，提高紙機效率；

明顯提高紙漿得率及提高紙張強度 ；

清潔生產(chǎn)，節(jié)省能源，降低物耗；

使用簡單,適應(yīng)現(xiàn)有大多數(shù)脫墨工藝。

工藝參數(shù)

碎漿用水pH值： 7.5～9.0 碎漿濃度： 10～18% 生物酶脫墨劑用量： 0.01～0.03% （按廢紙量計）

專用助劑：0.05～0.2%（按廢紙量計） 碎漿時間： 15～25分鐘

用水溫度：35～55℃

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