纤维素酶在食品发酵工业中的应用

纤维素酶在食品发酵工业中的应用1 纤维素酶在白酒生产中的应用在白酒的传统酿造工业中，一般使用淀粉和其它糖类的物质如玉米、高粱、大麦等作为原料，结合稻壳、谷糠、高粱壳等辅料可以保持酒醅的松软度，在此基础上再添加一定量的糖化剂，使原料可以被酵母所利用。糖化剂在酿酒工艺中被称为曲或酒曲，曲是一种培养基，可以培养多种霉菌，累积不同的粗制酶类，如淀粉酶、磷酸化酶、脱羧酶等，白酒生产中最常用的曲为麸曲。之后再细致的将原料粉碎成末，将配料与之混合后，蒸煮至糊化后冷却，经历拌醅后便可入窖发酵，发酵一定时间后进行蒸酒便可以获得传统酿造的白酒1。在白酒发酵生产中应用纤维素酶，可以有效提高原料的利用率及白酒的出酒率，其原因可能是有以下三方面：一是纤维素酶对纤维素类物质具有降解作用，例如其可以降解植物细胞壁的结构，使细胞内部所含有的淀粉类物质得到释放，利于糖化酶作用，提高了原料中可利用的淀粉含量，起到了节约原料的作用；其二薯干等淀粉质原料中含有1%-3%的纤维素和半纤维素，故在纤维素酶的作用下淀粉质原料可以分解生成可发酵的糖类，原料中碳源的含量的上升，白酒的出酒率也将得到提高；此外，纤维素酶还在白酒生产中的蒸煮过程与糖化过程中有效的降低了醪液的粘度，这有利于醪液的发酵，并且对醪液的运输提供了便利2,3。将纤维素酶应用于酿酒中，生产时每使用10kg的原料，可在原有酿造基础上增加1-1.5kg的酒量，节约原料20%，其生产出的酒杂醇油含量比较低，而杂醇造成是白酒中苦涩味的主要来源，其减少将会使酒味更加醇香。在白酒酿造中，原料中含有的纤维素类物质较多，使用纤维素酶后，部分纤维素会降解生成葡萄糖，这些葡萄糖会与淀粉产生的糖类一起经由酵母分解而绝大部分转化为酒精，提高出酒率3%-6%，而纤维素和淀粉的利用率也将提高到90%2,3。以大曲酒为例，李旭晖等4-6的研究发现，在大曲酒的固态发酵中添加适量的纤维素酶后，以相同工艺为标准发酵27天后，每100kg原料大约可以增加出酒量6kg-15kg，出酒率可提高1.6倍。尽管目前在白酒生产上纤维素酶的应用还没有得到大规模的工业化，但纤维素酶能明显的使发酵时间缩短并且可以提高白酒发酵率，纤维素酶在白酒生产上的应用仍具有良好的发展前景与巨大的应用潜力。2 纤维素酶在葡萄酒生产中的应用 葡萄酒是经由葡萄发酵酿造而成的含较低浓度酒精的饮品，其主要工艺是利用酵母对葡萄汁进行发酵，故人们为了提高葡萄酒的生产，把提高酵母细胞生产能力与利用高效外源微生物酶催化作为生产重点，果胶酶、半纤维素酶、-葡聚糖酶和-葡萄糖苷酶是最常用的外源微生物酶。在葡萄酒生产中利用外源微生物酶的主要优点包括其可以破坏植物的细胞壁结构，利于葡萄果皮浸润分解并且可以增加色素的提取量，特别是纤维素酶还能对葡萄酒中存在的糖基化前体物质进行修饰，进而有效增加葡萄酒的香味7。此外，生物酶还可以水解酵母的葡聚糖，去除酵母葡聚糖在葡萄酒过滤过程中产生的不利影响，有利于葡萄酒过滤和澄清，提高葡萄酒的质量和稳定性。Galante等3,7-9研究发现将多种外源微生物酶混合，则可以在原有基础上进一步提高葡萄的压榨能力、沉淀速度和果汁得率。参考文献1余乾伟, 曾祖训. 传统白酒酿造技术M. 北京: 中国轻工业出版社, 2010.2阎训友, 刘志敏, 史振霞, 等. 纤维素酶在食品工业中的应用进展J. 食品工业科技, 2004, 25(10): 140-142.3姜淑荣. 浅谈纤维素酶在酒类生产中的应用J. 中国酿造, 2008(9): 12-15.4李旭晖, 吴生文, 张志刚. 纤维素酶对大曲酒风味物质影响的探讨J. 中国酿造, 2011, 231(6): 80-83. 5Yuki Matano, Tomohisa Hasunuma, Akihiko Kondo. Display of cellulases on the cell surface of Saccharomyces cerevisiae for high yield ethanol production from high-solid lignocellulosic biomassJ. Bioresource Technology, 2012, 108: 128133. 6邵学良, 刘志伟. 纤维素酶的性质及其在食品工业中的应用J. 中国食物与营养, 2009(8): 34-36. 7Galante YM, Monteverdi R, Inama S, et al. New applications of enzymes in wine making and olive oil productionJ. Italian Biochem Soc Trans, 1993, 4: 34.8L. Viikari, J. Vehmaanpera, A. Koivula. Lignocellulosic ethanol: From science to i