酶制剂应用论文终稿.doc

沧州职业技术学院毕业论文酶制剂在食品工程中的应用2013届 食品生物工程系 专 业 食品加工技术 学 号 06D31001002_ 学生姓名 李金辉 指导老师 刘俊梅 完成日期 2012年 12月 15 日毕业论文评语及成绩学生姓名李金辉专业食品加工技术班级1001学号02毕业论文 题目酶制剂在食品加工中的应用指导教师姓 名刘俊梅指导教师职 称助教指导教师评语：答辩小组意见：答辩小组组长签字： 年 月 日成绩：系主任签字： 年 月 日毕业论文任务书题目酶制剂在食品工程中的应用专业食品加工技术班级食品1001学生姓名李金辉所在系食品生物工程系导师姓名刘俊梅导师职称助教一、论文内容 主要讲述酶制剂在食品工程中的应用，针对具体问题，提出相应的对策。二、基本要求 通过书刊、报纸等相关资料来了解酶制剂在食品中的应用情况。三、主要研究方法 1、分析酶制剂的主要性质研究其用途 2、通过文献调查法来研究四、应收集的资料及参考文献 1陈陶声.酶制剂生产工艺.北京：轻工业出版社，1994 2张树政.酶制剂工业（上）.北京：科学出版社，1982 3陈声明.经济微生物.成都：成都科技大学出版社，1997 4高福成.现代食品工程高新技术.北京：中国轻工业出版社，1997 5徐 浩.工业微生物学基础及应用.北京：科学出版社，1991 6张文治.实用食品微生物学.上海：中国轻工业出版社，1991五、进度计划1、10月份查阅资料、收集资料阶段，为编写论文做准备。2、11月份是具体的研究时间3、12月份撰写毕业论文4、12月7日-19日，完成论文的最后定稿，装订，进行网上答辩等环节。教研室主任签字时间年 月 日毕业论文开题报告题目酶制剂在食品工程中的应用专业食品加工技术班级食品1001学生姓名李金辉一、文献综述（立论依据）酶工程是四大生物工程之一，近年来发展迅速。酶促反应具有条件温和，反应速率高，产物中无有害物质残留，成本低等特点，因此酶制剂在食品工业中的应用越来越广泛。除此以外，酶具有专一性,一种酶只能催化一种或一类反应。二、研究内容及预期目标 研究内容： 本文叙述了酶制剂的分类、性质、用途及其有缺点。 预期目标： 1、对酶制剂有初步的了解。 2、通过查找文献，按时完成论文。三、研究方案（研究方法） 1、查找文献（上网、图书馆） 2、来源实践（跟着师傅学习）四、进度计划 1、2012、10、222012、10、31查找文献，写开题报告。 2、2012、11、12012、11、30查找资料，撰写毕业论文。 3、2012、12、12012、12、17准备答辩。指导教师签字时间年 月 日摘 要本文主要介绍了酶制剂的种类、性质及其用途。其中重点介绍了酶制剂的用途，比如：大豆去皮、去腥，发酵工程中的应用等。同时也介绍了酶制剂在某些方面的缺点，例如：中性蛋白酶易失活，酶法生产时既经济又能提高产品质量。酶制剂品种和质量达到或接近国际先进水平，以及发展前景。关键词：酶制剂 分类 性质 用途目 录前 言1第一章 淀粉酶2 1.1淀粉淀粉酶的主要类型及其性质2 1.1.1 -淀粉酶及其性质2 1.1.2 -淀粉酶及其性质2 1.1.3 -淀粉酶与-淀粉酶的不同2 1.1.4糖化酶及其性质2 1.1.5异淀粉酶及其性质3 1.2淀粉酶在食品工程中的应用3 1.2.1 -淀粉酶在食品中的应用3 1.2.2-淀粉酶在食品中的应用3 1.2.3糖化酶在食品工程中的应用4 1.2.4应用淀粉酶进行淀粉的糖化和液化主要有5第二章 果胶酶7 2.1果胶酶的主要种类及其性质7 2.1.1 PG的性质7 2.1.2 PGL的性质7 2.1.3 PMGL的性质7 2.1.4 PE的性质7 2.2果胶酶在食品工程中的应用7 2.2.1果胶酶在澄清型果蔬汁的应用7 2.2.2果胶酶在生产果酱、果冻、罐头等生产中的应用8 2.2.3果胶酶在葡萄酒和果酒制造中的应用8第三章 纤维素酶10 3.1纤维素酶主要种类及其性质和作用机理10 3.1.1碱性纤维素酶10 3.1.2酸性纤维素酶10 3.1.3纤维素酶的作用原理10 3.2纤维素酶在食品工程中的应用11 3.2.1纤维素酶在果蔬加工中的应用11 3.2.2发酵工艺在食品工程中的应用11 3.2.3纤维素酶在食品工程的营养作用12 3.2.4纤维素酶的前景展望12第四章 蛋白酶14 4.1蛋白酶的分类及性质14 4.1.1酸性蛋白酶的性质14 4.1.2中性蛋白酶的性质14 4.1.3碱性蛋白酶的性质14 4.2蛋白酶在食品工程中的应用15 4.2.1蛋白酶在酱油酿造中的应用15 4.2.2、蛋白酶在肉类食品中的应用15 4.2.3蛋白酶在酒业工程中的应用15 4.2.4蛋白酶在医药中的作用17结 论18参考文献19致 谢20沧州职业技术学院毕业论文前 言酶是由活细胞产生的一类具有催化作用的蛋白质，故又有生物催化剂(biocatalyst)之称与一般催化剂相比，酶的催化作用有高度专一性、高度催化效率及其催化活性的可调节性和高度的不稳定性（变性失活）等特点酶的这些性质使细胞内错综复杂的物质代谢过程能有条不紊地进行，使物质代谢与正常的生理机能互相适应自1982年以来随着具有催化功能的RNA和DNA的陆续发现，目前认为生物体内除了存在酶这类催化剂外，另一类则是核酸催化剂，如其本质为RNA则称为核酶（ribozyme），因此现代科学认为酶是由活细胞所产生，能在体内或体外发挥相同催化作用的一类具有活性中心和特殊结构的生物大分子，包括蛋白质和核酸，但由于核酸参与催化反应有限，而且这些反应均可有相应的酶所催化，因此酶仍是体内最主要的催化剂。19第一章 淀粉酶1.1淀粉淀粉酶的主要类型及其性质按照水解方式可以不同可将淀粉酶分为四大类：-淀粉酶、-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶。1.1.1 -淀粉酶及其性质-淀粉酶也称液化型淀粉酶或淀粉-1，4-糊精酶。它作用于淀粉时可从淀粉分子内部切开-1，4-糖苷键生成糊精和还原糖。但不能分解-1，6-葡萄糖苷键，也不能水解靠近-1，6分支点的-1，4-糖苷键，因产物的末端葡萄糖残基C1碳原子为-构型故称-淀粉酶。1.1.2 -淀粉酶及其性质-淀粉酶主要是从非还原性末端开始作用，主次将淀粉分子分解为麦芽糖单位，但遇到-1，6葡萄糖苷键就停滞不前。因此，此酶与支链淀粉或糖原作用时，其结果是分支部分外侧的直链部分被分解为麦芽糖单位，而由分支部分以至内侧部分，则不被分解而残留下来，即-极限糊精。生成的麦芽糖在光学上属于型。1.1.3 -淀粉酶与-淀粉酶的不同-淀粉酶与-淀粉酶的不同点在于从非还原性末端逐次以麦芽糖为单位切断1，4-葡聚糖链。主要见于高等植物中（大麦、小麦、甘薯、大豆等），但也有报告在细菌、牛乳、霉菌中存在。对于象直链淀粉那样没有分支的底物能完全分解得到麦芽糖和少量的葡萄糖。作用于支链淀粉或葡聚糖的时候，切断至1，6-键的前面反应就停止了，因此生成分子量比较大的极限糊精。从上述的-淀粉酶和-淀粉酶的作用方式，分别提出1，4-葡聚糖-4-葡萄糖水解酶（1，4glucan 4-glucanohydrolase）和 1， 4-葡聚糖-麦芽糖水解酶（-1，4glucan maltohydrolase）的名称等而被使用。 1.1.4糖化酶及其性质糖化酶也称糖化型淀粉酶或淀粉葡萄糖苷酶。它的主要作用方式和-淀粉酶相似，也是由非还原性末端开始主次分解的，分解产物为葡萄糖。与-淀粉酶不同的是它对-1，6葡萄糖苷键也能分解，故产物还有异麦芽糖。1.1.5异淀粉酶及其性质异淀粉酶也称淀粉-1，6-葡萄糖苷酶。它可以分解支链淀粉中的-1，6-葡萄糖苷键，生成直链淀粉。1.2淀粉酶在食品工程中的应用1.2.1 -淀粉酶在食品中的应用-淀粉酶广泛分布于动物（唾液、胰脏等）、植物（麦芽、山萮菜）及微生物。 微生物的酶几乎都是分泌性的。此酶以Ca2+为必需因子并作为稳定因子，既作用于直链淀粉，亦作用于直链淀粉，无差别地切断-1,4-链。因此，其特征是引起底物溶液粘度的急剧下降和碘反应的消失，最终产物在分解直链淀粉时以麦芽糖为主，此外，还有麦芽三糖及少量葡萄糖。另一方面在分解支链淀粉时，除麦芽糖、葡萄糖外，还生成分支部分具有-1,6-键的-极限糊精。一般分解限度以葡萄糖为准是35-50，但在细菌的淀粉酶中，亦有呈现高达70分解限度的（最终游离出葡萄糖）。1.2.2-淀粉酶在食品中的应用-淀粉酶在食品加工、粮食加工、发酵、酿造、医药、纺织品等行业具有重要作用。-淀粉酶作为糖化剂，可用于啤酒、饴糖、饮料等工业生产，是食品加工与酿造行业的重要酶源。据报道，中科院与1993年用微生物-淀粉酶替代部分大麦芽生产啤酒新工艺，它将大麦芽与大米的比例由7;3改为5：5补加微生物-淀粉酶，与北京啤酒厂20-100t发酵罐生产线上试生产成功。2002年，周健芹等将Maltogenase和-淀粉酶协同作用制取超高麦芽糖浆。2005年，徐忠等用-淀粉酶和普鲁兰霉作用制备淀粉糖浆。在制糖方面，-淀粉酶通过水解淀粉生产麦芽糖，主要应用于生产麦芽糖浆、高纯度麦芽糖、麦芽糊精、麦芽糖醇、医用针剂麦芽糖等。麦芽糖是自然界中常见的一种双糖，它是麦芽糖的主要成分。麦芽糖不但被广泛用作甜味剂，而且还是医用的静脉输液糖补充剂。同时，因为麦芽糖的低结晶度及低吸湿性，它在食品工业生产中也被广泛应用。玉米、马铃薯、甘薯和木薯淀粉都是麦芽糖较好的生产原料。工业生产中，将淀粉浆浓度调到10%-20%，可生产医用级麦芽糖；而调整到20%-40%时，可以生产食品级麦芽糖；在酿造工业中，-淀粉酶是主要糖化酶之一。如在啤酒生产中，专用糖浆的生产主要应用的酶制剂即为-淀粉酶，其对啤酒糖浆质量、品种和成本具有关键作用。利用甘薯-淀粉酶替代麦芽生产啤酒，可提高辅料比到50%-75%,这就节约了麦芽用量，提高糖化率，降低生产成本，并且生产出的啤酒色浅，泡沫洁白细腻，清亮透明，品质优良，口味爽口纯正，与常规工艺生产的啤酒相近，每生产万吨啤酒，节约用粮约17万kg，降低生产成本25万元左右，此外，-淀粉酶还应用于制药行业。目前，国内外对-淀粉酶的研究已取得了可喜的成绩，如KIHARAM等利用定点诱变和随机诱变的方法达到了取代原大麦-淀粉酶7个氨基酸。经诱变后的-淀粉酶与原酶相比，耐热性提高了11.6度，且这种基因的大麦种子能稳定得传给子代。可以预见，通过物种定向改性以及转基因技术来提高酶的活性和热稳定性仍将是未来-淀粉酶的研究热点。1.2.3糖化酶在食品工程中的应用产品概述，糖化酶是由黑曲霉优良菌种，经深层发酵提炼而成。糖化酶又称葡萄糖淀粉酶，能从淀粉分子非还原性末端开始，分解-1，4葡萄糖苷键，也能缓慢水解-1，6和-1，3健转化为葡萄糖，广泛应用于酒精、味精、淀粉糖、啤酒酿造、抗菌素等行业。 产品规格及其质量指标项目、指标、项目、指标外观、浅棕色液体或黄褐色粉末、温度适应范围 40-65 酶活u/ml(g) 100000、200000、260000 最适温度60气味、无异味，固体干燥失重 8% pH值适应范围 3.0-5.5 40目标准筛 80% 最适pH值 4.0-4.5 液体容重 1.25g/ml 执行标准 QB1805.2-93,GB8276-2006 酶活力定义，1克酶粉或1毫升酶液于40，pH4.6条件下，一小时水解可溶性淀粉产生1毫克葡萄糖的酶量为一个酶活力单位u/g(u/ml)。 应用方法，1、 酒精工业原料经蒸煮冷却到60，调pH4.0-4.5，推荐添加量120-200单位/克原料，搅拌均匀，保温3060分钟，冷却后发酵。在使用糖化酶前，先用冷水将酶溶解，加水比1：10以上为宜，搅拌均匀，加入间隙糖化锅中。若采用连续糖化，糖化酶溶液搅拌均匀后，按醪液流量加入所需酶量，注意须防止醪液走短路，未经糖化就流出。在糖化过程中必须经常搅拌。2、淀粉糖工业原料经液化后，调pH4.2-4.5，冷却到60加该酶，推荐添加量100-300单位/克原料。3、啤酒工业在糖化或发酵前加入糖化酶，可补充麦芽中酶量不足，提高啤酒发酵度。推荐添加量为20-50单位/克原料（以麦芽干重计）。4、酿造工业 在白酒、黄酒、曲酒等酒类生产中以酶代曲，可以提高出酒率，缩短发酵周期。亦可应用于食醋和酱油工业。包装与储存本品液体采用无毒塑料桶装，25KG/桶。固体内包装为无毒塑料袋，1千克/袋。外包装为纸箱，20千克/箱。本品属生物活性物质，强光、高温将会引起酶失活。应置于低温、干燥处保存，避免阳光直射。 1.2.4异淀粉酶在食品工程中的应用 日前,由商业部委托天津市二商局在天津市食品研究所组织关于异淀粉酶在食品工业上的应用一一改变谷类淀粉性质制造粉丝和淀粉膜,通过技术鉴定。这一课题的研究主要是利用先进的生物酶工程对玉米淀粉进行深加工,改变其结构和性质制得高直链玉米淀粉,它具有凝结性强、凝胶结构稳定、水合性低、成膜性好等特点。是一种新型的工业原料。该项研究在国内尚属首创。 在玉米淀粉中加人10%高直链玉米淀粉经挤压法制得的粉丝其外观色泽好,风条长,透明度好,口感明显优于全玉米淀粉粉丝,降低了粉丝的成本,经济效益显著,为粉丝加工工业创造了一条新途径。用高直链玉米淀粉制得的淀粉膜,透明度较好,有一定韧性,其质量符合标准,对食品保鲜,食品内包装及新型的纸食品均有一定的实用价值。 本项研究投入生产后,将缓解我国淀粉生产供过于求的矛盾,推动制糖业、食品防腐保鲜技术的发展,同时为粉丝加工工业开辟一条新的途径,如以20%高直链淀粉与80%玉米淀粉混合制得的粉丝与市售质量较好的豆类粉丝比较可降低成本35%左右,用高直链淀粉制得的淀粉膜与市售糯米纸比较每消耗It包装纸则可节约1 c004“o元,因而,给厂家带来可观的经济效益和社会效益。1.2.5应用淀粉酶进行淀粉的糖化和液化主要有酶法液化代替高压蒸煮生产酒精。酒精生产过去多采用高压蒸煮淀粉原料（糊化），经糖化后进行酒精发酵。酶法液化是利用-淀粉酶液化淀粉原料来代替高压蒸煮。-淀粉酶对冷食品中的淀粉进行水解,淀粉经-淀粉酶液化水解生成糊精和一些还原糖,并用糖化酶糖化使其生成葡萄糖。由于葡萄糖的增加降低了浆料的冰点,使冷食品组织状态更加完善。同时由于改变淀粉的分子结构,可以防止淀粉老化返生,消除淀粉味感;增加淀粉的用量,降低白砂糖,奶粉,奶油的用量,从而降低产品的生产成本。双酶水解淀粉质粗原料发酵谷氨酸。大部分生产谷氨酸的厂家都是以酸水解淀粉获得的葡萄糖为原料。这不仅消耗大量的酸和原料，而且需要较高的压力。用酶法水解淀粉代替酸水解淀粉主要是淀粉质粗原料先经 -淀粉酶液化，再用糖化，糖液压滤后进行离子交换除去杂质，即可配料进行谷氨酸发酵。从而提高了原料的利用率、降低生产成本。啤酒酿造。生产啤酒的原料。若先采用 -淀粉酶液化，可以提高原料中淀粉的利用率，缩短糖化时间，利用增加辅料的用量，节约麦芽用量。其他行业中的应用。 糊精生产、酱油的酿造、生产粉丝等，都可提高生产率，节约原料。第二章 果胶酶2.1果胶酶的主要种类及其性质果胶属于多糖类，它由脱水的半乳糖醛酸链所组成。果胶酶是指能分解果胶质的多种酶的总称,不同来源的果胶酶其特点也是不同的，下面主要就微生物来源的聚半乳糖醛酸酶（PG）、聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）、聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）和果胶酯酶（PE）。2.1.1 PG的性质此酶在果胶酶系中发现较早，它可以水解D-半乳糖醛酸-1，4-糖苷键。在多种水果和霉菌中均发现 PG内切酶存在，酵母和细菌中发现较少。PG内切酶以任意方式从聚半乳糖醛酸分子内部切断-1，4-糖苷键，可使其溶解黏度下降，但还原能力不断增大，此酶在果汁澄清中起着重要作用。2.1.2 PGL的性质此酶通过切断果胶分子-1，4-糖苷键，生成具有不饱和键的半乳糖醛酸脂。在一些植物软腐病菌、食物腐败以及霉菌均能产生PGL内切酶。2.1.3 PMGL的性质此类酶可以切断果胶分子-1，4-糖苷键。2.1.4 PE的性质它能够使果胶中的甲酯水解，生成果胶酶。一些霉菌、细菌和植物中产生PG的同时，也能产生PE。此酶的专一性很强，对果胶的水解作用比对非半乳糖醛酸酶快1000倍。2.2果胶酶在食品工程中的应用2.2.1果胶酶在澄清型果蔬汁的应用水果和蔬菜中富含果胶质，使果蔬汁的过滤比较困难，并使果蔬汁混浊， 因而在澄清型果蔬汁生产过程中为了提高出汁率、加快过滤速度、防止混浊常常通过加果胶酶的方法分解果胶，以得到透明的果蔬汁。为了增加果汁的得率，用果胶酶处理果浆，以分解部分可溶性的果胶。果胶酶的用量和反应时间，根据加工所使用果实的贮存期有所增减，例如所用原料是在采收后，0温度下，贮存了23个月，则按100毫克/千克的量加入果胶酶，在2025温度下，反应23小时；所用原料贮存了48个月，果胶酶的用量就要增加到150毫克/千克，在同样温度下，反应4小时。酶解反应结束，加入12的纤维素粉作为压榨助剂，1小时后榨汁，以保证获得较高的果汁得率。反应中PH也很重要，可以梯度实验选择合适的澄清：将压榨出来的果汁，以1525温度静置过夜。在这段时间里果胶酶仍在继续作用，最初得到的混浊的果汁变成了微混浊的果汁；有澄清的作用。2.2.2果胶酶在生产果酱、果冻、罐头等生产中的应用主要利用果胶物质和糖共存能形成果冻这一特点。形成果冻必须是高浓度糖，但这又会使果味失真。若加入果胶酶把果胶物质分解成果胶酸，同时加入适量钙盐，那么低浓度糖也能形成稳定果冻，这种低糖果冻具有接近天然果实的风味。另外，再制造浓缩果汁和果珍粉中，当果汁浓缩到一定程度并由于果胶物质水解，则可制成高浓度的果珍粉。果胶酶可以代替用于橘子脱囊衣。把新鲜橘瓣置于一定浓度的果胶酶溶液中，保持35左右的温度，维持pH1.5 2.0，经过3 8min。橘子的囊衣即可脱掉。酶法工艺避免碱法的破坏作用，可保持橘子的天然风味，提高橘子罐头的质量。2.2.3果胶酶在葡萄酒和果酒制造中的应用目前在葡萄酒和果露酒的酿制过程中，引起压汁、过滤困难和混浊的主要原因是果胶的存在。利用PE和PC的协同作用，可使果胶溶化降解，黏度下降，悬浮物沉淀，从而使酒业澄清。在果酒生产中使用的酶制剂主要有果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和风味酶等。制汁是果酒生产的关键作业之一，这一工序要求尽可能地提高出汁率和缩短压榨时间。已知出汁率的高低与原料的破碎程度有关，适当提高原料的破碎程度有利于提高出汁率。果实细胞其细胞壁的订构成物质是纤维素、半纤维和果胶和物质。细胞壁的结构较紧密，通常情况下单纯依靠机械或化学方法难以将其充分破碎，但通过添加一定量的果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶使得细胞的这些构成物质水解，破坏细胞的网状结构，提高果实的破碎程度，从而就能在压榨时达到提高出汗效率并缩短压榨时间的目的。同时，把大分子的果胶物质降解后，也有助于提高后一阶段的澄清和过滤作业。 物质是含有聚半乳糖醛主链的杂多糖，果胶酶依据它对聚半乳糖醛酸的作用可分为两类，一类是能催化果胶解聚，另一类是能催化果胶分子中的酯水解，前者有聚裂解酶（PMG)、果胶裂解酶(PMGL)、聚半乳糖醛酸酶(PG)和果胶裂解酶 （PGL）,后者有果胶酯酶(PE)等。在工业生产中应用的果胶酶制剂不仅仅含有一种酶活性，而是多种酶的复合体，含有数量不同的各种果胶分解酶，通常其主要作用是分离细胞和破坏部分细胞，也就是分解细胞间层的部分原果胶、纤维素，但又使果桨还保持一定程度的结构，从而有利于果桨的压榨，提高出汁率。如Novo nordisk公司将果胶酶、纤维素酶等的复合酶制剂应用于苹果的榨汗工艺中，出汁率可提高5%25%，生产能力也大幅提高。第三章 纤维素酶3.1纤维素酶主要种类及其性质和作用机理纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一类酶的总称。纤维素酶一般可分成两大类：碱性纤维素酶和酸性纤维素酶。3.1.1碱性纤维素酶主要由在碱性环境中生长的芽孢杆菌和链霉菌产生.其最适pH值处于碱性范围, 不能够分解天然纤维素，但有水解细小织物纤维的能力，一般作为洗涤用酶。经分离纯化后，它是一类单组份或多组分的只具有内切-1，4-葡萄糖苷酶（CMC酶）活性的纤维素酶，有的还与中性CMC酶组分共存。3.1.2酸性纤维素酶通常所说的酸性纤维素酶是具有3到10种或更多个组分构成的多组分酶，根据其作用一般可以将纤维素酶分为三类：纤维素二糖水解酶（又称C1酶）。-1，4-葡聚糖酶（Cx酶）。-葡萄糖苷酶。在这三种酶的协同作用下，将纤维素最终分解成葡萄糖。3.1.3纤维素酶的作用原理纤维素酶在提高纤维素、半纤维素分解的同时，可促进植物细胞壁的溶解使更多的植物细胞内溶物溶解出来并能将不易消化的大分子多糖、蛋白质和脂类降解成小分子物质有利于动物胃肠道的消化吸收熊谱成1996。 纤维素酶制剂可激活内源酶的分泌，补充内源酶的不足，并对内源酶进行调整，保证动物正常的消化吸收功能，起到防病，促生长的作用（张国立，1996）。 消除抗营养因子，促进生物健康生长。半纤维素和果胶部分溶于水后会产生粘性溶液，增加消化物的粘度，对内源酶造成障碍，而添加纤维素酶可降低粘度，增加内源酶的扩散，提高酶与养分接触面积，促进饲料的良好消化。 纤维素酶制剂本身是一种由蛋白酶、淀粉酶、果胶酶和纤维素酶等组成的多酶复合物，在这种多酶复合体系中一种酶的产物可以成为另一种酶的底物，从而使消化道内的消化作用得以顺利进行。也就是说纤维素酶除直接降解纤维素，促进其分解为易被动物所消化吸收的低分子化合物外，还和其他酶共同作用提高奶牛对饲料营养物质的分解和消化。 纤维素酶还具有维持小肠绒毛形态完整，促进营养物质吸收的功能。3.2纤维素酶在食品工程中的应用3.2.1纤维素酶在果蔬加工中的应用 在果实和蔬菜的加工过程中，为了使植物组织软化和膨润，一般采用过度的加热蒸煮和酸碱处理等方法。这样就使果蔬的香味和维生素损失较大。用纤维素酶进行菜的软化可避免上述缺点。另外，可以采用纤维素酶来分解果实和蔬菜，这样制成的果酱口感好；也可用纤维素酶分解蘑菇，制造一种新的调味料；在糖果品加工中也可采用纤维素酶。用砂糖渍果实时，砂糖要通过细胞壁慢慢浸入果实中，这样就需要几天的时间，若是用酶破坏细胞壁后，在短时间内即可浸透进去。 其酶解工艺如下：首先把椰子饼加一定量水蒸煮后，加入纤维素酶，调pH 值为4.5，在40 下振荡，48 h 后过滤，将滤液浓缩喷雾制成干粉，此粉含有脂肪、糖和蛋白质。椰子饼的纤维素大部分被分解，分解率为50%，最高时达80%，这样椰子饼用纤维素酶分解后就可作为食物。3.2.2发酵工艺在食品工程中的应用纤维素酶的生产工艺主要有两种，即固体发酵和液体发酵，其工艺如下： （1）影响产酶量和活力的因素：影响纤维素酶产量和活力的因素很多，除菌种外，还有培养温度、pH、水分、基质、培养时间等。这些因素不是孤立的，而是相互联系的。张中良等（1997）采用均匀设计Cl12(1210)，以绿色目酶（T.ViriclePers.expr）为菌种，研究了影响产纤维素酶的五大因素对产酶量和活力的作用，认为基质粗纤维含量为40%、初始pH7.5、加水4倍、在26-31条件下培养45h可获得最大产酶量26mg/g和CMC酶活力20mg/gh。王成华等（1997）也研究了其诱变筛选的里氏木霉91-3的产酶条件，结果表明该菌种以7：3的秸秆粉和麦麸，另添加4%硫酸铵、0.4%磷酸二氢钾、0.1%硫酸镁为最佳培养基，28-32为适宜培养温度，30为最佳温度，4%为最佳接种量，96h到达发酵高峰。张苓花等（1998）研究了以康氏木霉W-925为出发菌，经诱变后得到的Wu-932纤维素酶高产菌的最佳发酵条件。结果表明，以1：2的麦麸和稻草粉为培养基，5%的接种量，稻草粉碎平均长度3-5mm，初始pH4-5，温度在28-35，发酵时间72h为最佳发酵条件。 （2）污染菌的控制：目前，在用康氏木霉发酵生产饲用纤维素酶中，普遍存在一种俗称的“白毛菌”污染。污染后轻者酶活性下降，重者发酵失败。为此，研究控制发酵污染意义很大。张苓花等（1998）研究“白毛菌”的菌落特征、来源、生长和生理特征及控制方法，找到了一种与康氏木霉Wu-932呈共生关系，而与“白毛菌”呈竞争性抑制关系的热带假丝酵母菌。利用此菌进行混合发酵，可有效地控制“白毛菌”的污染。3.2.3纤维素酶在食品工程的营养作用纤维素酶作为饲料添加剂，其在动物体内的功能主要有：补充内源酶，特别是对于草食动物来说，可以补充体内微生物含纤维素酶量的不足。如同时增加其他酶制剂如半纤维素酶、淀粉酶、果胶酶和蛋白酶等，它们与纤维素酶协同作用于天然纤维素原料，可以更多的形成葡萄糖及挥发性脂肪酸为动物利用。改善胃中微生态环境。纤维素酶可促进有益微生物生长，提高微生物对饲料的分解，同时增加单细胞蛋白含量。消除抗营养因素。纤维素酶可降低因果胶、半纤维素、葡聚糖和戊聚糖溶解在水中而产生的粘性，促进内源酶的扩散。提高粗蛋白质和粗脂肪的消化率，可促进对与细胞壁结合的矿物质的吸收。提高小肠绒毛的完整性，促进小肠对营养物质的吸收。对于无瘤胃动物，可改善消化道的环境，增加酸度，激活胃蛋白酶。纤维素酶作为一种新型饲料添加剂，无论在动物生产中还是在环境保护中都确实起到了一定的作用，有非常好的应用前景。但目前纤维素酶在实际应用中取得的成效与预期的目标相距甚远。其原因主要有：技术上的原因。由于纤维素酶是一种微生物制剂，它对温度、湿度、酸碱度十分敏感，生产纤维素酶在保管、加工等过程中，处理不当就会失活，影响应用效果。3.2.4纤维素酶的前景展望 中国是一个饲料资源十分紧张的国家，土地少、人口多，人畜争粮的矛盾十分突出。要保持中国饲料工业和畜牧业的持续发展，必须解决好饲料问题，否则将严重制约其发展。纤维素是自然界中十分丰富的资源，是800-1200个葡萄糖分子聚合而成。因此，可通过微生物发酵充分利用农副产品下脚料、秸秆、糠生产纤维素酶添加剂，用于提高畜禽生产性能，提高饲料利用率，改善饲料的营养价值，降低饲料成本和提高经济效益，具有广阔的开发前景，今后应进一步加强纤维素酶研究和开发工作。主要有如下几方面：进一步加强纤维素酶的作用机制研究。纤维素酶应用于饲料，作用于动物消化道，其机制尚未清楚。从理论上决定其添加量还很困难，目前只能从实验结果来决定，受影响因素很多，往往效果不够理想。对于单用多种原料的纤维素酶最佳添加量也研究不多，这将严重制约纤维素酶的推广应用。 目前纤维素酶的产量和活性都不高，成本偏高，今后应加强菌种选育和发酵工艺等基础研究工作，以提高其产量和活性，特别是要注意利用DNA技术（基因重组技术和诱变育种技术），来选育出活性高、产酶量大的菌种。 加强纤维素酶检测方法研究。虽然纤维素酶的检测方法很多，但真正能适合饲料的检测方法还没有，这给实际应用工作带来困难，如无法比较不同厂家的产品质量，确定纤维素酶添加量也很困难，应组织有关力量，制订出统一的检测方法标准，供生产中应用。第四章 蛋白酶蛋白酶是水解蛋白质肽键的一类酶的总称。按其降解多肽的方式可分为内肽酶和端肽酶。前者可把大分子的多肽链从中间切断，形成分子质量较小的朊和胨。后者又可分为羧肽酶和氨肽酶，它们分别从多肽的游离羧基末端或氨基末端逐一将肽链水解，生成氨基酸。在微生物生命活动中，内肽酶的作用主要是初步降解大的蛋白质分子，使蛋白质便于进入细胞，属于胞外酶。端肽酶则常存在于细胞内，属于胞内酶。工业上应用的蛋白酶多属于胞外酶。4.1蛋白酶的分类及性质目前蛋白酶的分类是以产生菌的最适pH为标准的，分为中性蛋白酶、碱性蛋白酶和酸性蛋白酶。4.1.1酸性蛋白酶的性质酸性蛋白酶是酶的一类，它在很多地方与动物胃蛋白酶和凝乳蛋白酶相似，作用的pH范围一般是2-5。酸性蛋白酶中酸性氨基酸的含量低，它对巯基试剂、金属螯合剂、重金属盐和二异丙基氟磷酸不敏感。大多数酸性蛋白酶的活性中心含有两个羧基，因此它能断开胰蛋白酶原的赖氨酸和异亮氨酸之间的肽键，使活性中心暴露而激活。4.1.2中性蛋白酶的性质大多数微生物中性蛋白酶是金属酶。分子质量为35-40ku，等电点pI为8-9，是微生物蛋白酶中最不稳定的酶，很容易失活，即使在低温冷冻干燥下，也会造成分子质量的明显减少。代表性的中性蛋白酶是枯草杆菌的蛋白酶。该酶pH6-7的范围内稳定，超出这一范围迅速失活。一般中性蛋白酶的热稳定性也很低，枯草杆菌中性蛋白酶在pH=7、60下处理15min失活90%，放线菌166中性蛋白酶在pH=7、65时几乎完全失活。4.1.3碱性蛋白酶的性质碱性蛋白酶是一类作用最适pH在9-11范围内的蛋白酶，其活性中心含有丝氨酸，所以又称丝氨酸蛋白酶。碱性蛋白酶作用位置是在水解肽键的羧基侧具有芳香族或疏水性氨基酸（如酪氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸等），它比中性蛋白酶有更强的水解能力。此外，碱性蛋白酶还具有水解酯键、酰胺键和转肽的能力。碱性蛋白酶的分子质量在20-34ku左右，其等电点pI8-9。碱性蛋白酶的一个重要特性是对二异丙氨酸敏感。碱性蛋白酶较耐热，在60以上才失活，因此它才具有洗涤剂的价值。4.2蛋白酶在食品工程中的应用4.2.1蛋白酶在酱油酿造中的应用低盐固态发酵法生产酱油的两种主要工艺过程制曲和酱醅都是在敞口的条件下进行的，不可避免会带来大量的杂菌，这些杂菌大多数是产酸微生物。因而当酱油开始发酵后，pH会逐渐下降，使米曲产生的中性蛋白酶的作用受到一定的抑制，而且米曲所产生的酸性蛋白酶的活性又低，因此原料中的蛋白质不能充分分解。如果将米曲霉与黑曲霉进行多菌种制曲，能弥补米曲霉的不足，从而提高原料全氮的利用。4.2.2、蛋白酶在肉类食品中的应用重组弹性蛋白酶在猪肉嫩化中的应用：弹性蛋白酶是一种以分解不溶性蛋白为特征的光谱蛋白水解酶。它可以专一性酶解其他蛋白酶的酶解效果并不好的弹性蛋白，同时也能更有效地对其他蛋白质如胶原蛋白进行酶解嫩化，再加上更容易获得，因此才能更好的应用于肉类嫩化方面。木瓜蛋白酶在腊牛肉加工中的应用：腊牛肉是我国西南地区独具特色的以牛肉为加工原料的腌腊肉制品，加工历史悠久，风味独特，便于贮藏，深受当地各族人民的喜爱。根据研究木瓜蛋白酶在腌制中对氨基酸态氮含量的影响如下:通过研究得到了木瓜蛋白酶的最适添加比例。将比例蛋白酶按原料肉中的0.01%、0.015%、0.02%、0.025%和0.03%的添加量掺入腌制剂中腌制7d,发现肉中非蛋白含量和氨态氮含量随着腌制天数的增加而大幅度增加，表明在此期间，肌肉蛋白质在酶的作用下发生了强烈降解。降解程度随着酶添加量增大而提高。4.2.3蛋白酶在酒业工程中的应用酸性蛋白在白酒生产过程中的作用 提高原料出酒率 一方面能有效地水解原料中的微量蛋白质，破坏原料颗粒质间包膜结构，使醪液中可利用糖增加，从而提高原料出酒率；另一方面，由于蛋白质的水解作用，增加了醪液中可被酵母利用的有机氮源氨基酸，促进酵母生长繁殖， 减轻酵母细胞氨基酸合成代谢的负荷，减少能量消耗，使醪液中的糖更多的转化为酒精从而提高原料出酒率。【3】促进微生物生长 Kolothe mannial 等研究了在酒精发酵中外加蛋白酶对酵母菌生长的影响， 结果表明，加入蛋白酶后能使原料中的蛋白质得以更好地分解，为酵母菌提供了更多的游离氨基酸。在未加蛋白酶的发酵液中，24 h 可达到酵母细胞数的最大值（1.5108 个/g发酵液），但该数值在此后的时间内几乎无大的变化。添加了蛋白酶之后，24 h 后酵母细胞数仍在增加，48 h 后可达4.1108 个/g 发酵液，为不加酶的2.7 倍。提供生香前体物质和风味物质，与白酒香型相关白酒中的香味成分复杂，一般有醇类、酯类、酸类、醛酮类化合物、缩醛类、芳香族化合物、含氮化合物和呋喃化合物等，因此，作为其中某些香味成分的前体物质，氨基酸在发酵醪中的浓度会显著影响酒中的风味物质。酸性蛋白酶在酿酒的酸性环境中， 能将原料蛋白质水解成氨基酸，再经过不同微生物及酶的代谢，生成多种香味物质.。 酸性蛋白酶在甜酒酿生产中的应用 甜酒酿也叫醪糟，是我国传统的发酵食品，大多数的甜酒酿是将糯米或大米过蒸煮糊化，利用酒药中的根霉菌和米曲霉菌等微生物的代谢产物糖化酶，将糊化后的淀粉糖化为低聚糖，然后酒药中的酵母菌利用糖化产物进行生长和繁殖，并通过糖酵解途径将糖转化成酒精。【5】经研究发现酒用酸性蛋白酶可以促进糯米颗粒物质的溶解，并能将吸附在淀粉及颗粒物质上的-淀粉酶从颗粒上解脱出来，使其重新恢复对颗粒物质的溶解作用。另一方面，由于米饭中添加了酒用酸性蛋白酶，在根霉菌培养期间已同步分解饭中蛋白质为氨基酸，为根霉菌和酵母菌的生长提供了氮源，促进了根霉菌与酵母菌更健壮地生长，因而提高了酒曲的糖化发酵能力。与不加蛋白酶发酵相比，氨基酸含量提高了约80%，发酵周期可缩短10h15h。张学峰等人进一步研究确定了酒用酸性蛋白酶的最适工艺，即：在发酵开始时加入酒用酸性蛋白酶，添加量为14U/g，加入原料量0.5%的麸皮曲，作用pH值为34，发酵温度为30，发酵周期为72h左右。 2.3酶法提高白葡萄酒质量稳定性 张传军等研究发现，当加酶量为0.6 % (w /v)， 酶反应pH6.5， 在45 反应38 h后，白葡萄酒中的蛋白含量降低为0.31 g/L，氨基酸含量升高至6.7 mg/L， 可有效减少白葡萄酒中非稳定蛋白含量。【6】 蛋白酶在茶饮料生产中的应用 我国目前的茶饮料种类以调味型的含糖茶饮料为主, 普遍存在一些不足之处: 如茶味不突出, 香气低淡, 沉淀生成等等。【7】而未来茶饮料的发展则趋向于低糖和无糖茶饮料,后者要求在口感上更接近茶的原始自然风味。因此开发高香, 鲜醇甘爽, 无沉淀的茶饮料产品是未来发展的重要方向。【8】研究报道, 加0. 8% 蛋白酶液的红碎茶、绿茶提取液中氨基酸含量增加很多, 氨基酸提取率分别比对照高196. 8% 和72. 8% , 而且随蛋白酶浓度增大, 氨基酸含量也呈增加趋势 。【9】研究结果表明经木瓜蛋白酶处理后, 茶汁的可溶性蛋白质被分解, 氨基态氮含量增加13% 39% , 品尝茶汁时, 有明显的鲜味感, 改善了茶汁的风味。 四、菠萝汁酶在大豆多肽发酵酸豆乳的应用 发酵酸豆乳营养丰富, 不含胆固醇, 易被人体所吸收, 价格低廉。大豆多肽还具有促进微生物生长发育和活跃代谢等作用。利用菠萝原汁中的蛋白酶降解大豆蛋白,再接种乳酸发酵剂加工酸豆乳, 其酶原料容易获得,产品中功能性大豆多肽的含量较高, 产品的发酵性能和口感也得以改善。 利用菠萝汁( 菠萝蛋白酶) 能有效促进大豆蛋白质的水解, 所研究因素对大豆蛋白水解度影响的主次顺序为: 菠萝汁用量温度时间pH 值; 最佳条件组合是: 菠萝汁用量15% ,pH值7,温度45,时间70 min。此条件下能使大豆蛋白的水解度达18.60%以上。【10】 蛋白酶在低值水产品加工中的应用 低值水产品是指经济价值较低的一类水产品，主要包括以下2 种类