酶制劑

酶，是生物體內各種物質化學變化的催化劑。酶制劑是應用物理或化學方法， 將生物體細胞或組織中產生的酶提取出來，并經(jīng)加工后制成的仍具有催化活性的生物化學品，具有高效性，專一性，在適宜條件（pH和溫度）下具有活性。

我國已批準的有木瓜蛋白酶、α—淀粉酶制劑、精制果膠酶、β—葡萄糖酶等54種。酶制劑來源于生物，一般地說較為安全 ，可按生產需要適量使用。

酶制劑的用途極為廣泛, 主要用作醫(yī)藥中間體、食品加工用添加劑及家畜家禽養(yǎng)殖的生長促進劑。此外, 在紡織、輕工、皮革、造紙、采油、建筑、環(huán)保、軍工等行業(yè)中也都有應用。酶制劑的應用種類有淀粉酶、蛋白酶、糖酶、過氧化氫酶和纖維素酶等, 用量最大的是淀粉酶和蛋白酶, 約占酶制劑消費總量的7 0 % 8 0 %。淀粉酶主要用于面包生產中的面團改良、嬰幼兒食品中的谷類原料的預處理、啤酒制造中用于糖化和分解淀粉、果汁加工中的淀粉分解和提高過濾速度, 以及用于蔬菜、糖漿、怡糖、葡萄糖、粉狀糊精等食品的加工制造。蛋白酶主要用于水解蛋白生產、肉類軟化、啤酒抗寒、烘烤制品、干酪制造等。近年來， 酶制劑開發(fā)應用的領域還在不斷拓展之中。

在6 0 年代初期， 世界酶制劑生產發(fā)展較為遲緩。進入70 年代, 研究開發(fā)極為迅速， 尤其是對其提取方法、作用機理和生長代謝等重大理論研究不斷取得新進展。目前為止，已報道發(fā)現(xiàn)的酶類有3000多種，但其中已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產的只有60多種 。據(jù)報道，全世界酶制劑市場正以平均11%的速度逐年增長 。酶制劑產業(yè)的發(fā)展前景相當廣闊。中國酶制劑產業(yè)經(jīng)過50多年的長足發(fā)展，已進入世界酶制劑生產的大國行列，目前已實現(xiàn)規(guī)模化生產的酶制劑達到30種左右 。

現(xiàn)在中國酶制劑產品已經(jīng)更新?lián)Q代，主要包括以下9大類：糖化酶、淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶、植酸酶、半纖維素酶、果膠酶、飼用復合酶、啤酒復合酶等 。其中，糖化酶、淀粉酶、植酸酶產量過萬噸；纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶所占比例較小，但增長較快。中國酶制劑的主要應用領域包括：淀粉糖工業(yè)、啤酒工業(yè)、燃料酒精工業(yè)、酒與飲料工業(yè)、飼料工業(yè)、紡織工業(yè)、制藥工業(yè)、造紙工業(yè)、精細化工工業(yè)、洗滌劑工業(yè)、皮革工業(yè)、焙烤工業(yè)、乳制品工業(yè)、石油工業(yè)等。酶制劑產業(yè)在中國正逐步成為獨立行業(yè)，促進了國民經(jīng)濟發(fā)展。

酶制劑行業(yè)是高技術產業(yè)，它的特點是用量少、催化效率高、專一性強，是為其他相關行業(yè)服務的工業(yè)。其應用領域遍及輕工、食品、化工、醫(yī)藥、農業(yè)以及能源、環(huán)境保護等方面。

食品領域

中國食品酶制劑種類較多，其中，碳水化合物用酶、蛋白質用酶、乳品用酶占食品酶制劑的比重較大，所占比例為81.7%  。在食品加工過程中常用的酶制劑主要有以下幾種：木瓜蛋白酶、谷氨酰胺轉胺酶、彈性蛋白酶、溶菌酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶、異淀粉酶、纖維素酶、超氧化物歧化酶、菠蘿蛋白酶、無花果蛋白酶、生姜蛋白酶等。

中國已批準使用于食品工業(yè)的酶制劑有α－淀粉酶、糖化酶、固定化葡萄糖異構酶、木瓜蛋白酶、果膠酶、β－葡聚糖酶、葡萄氧化酶、α－乙酰乳酸脫氨酶  等，主要應用于果蔬加工、焙烤、乳制品加工等方面。

淀粉酶行業(yè)發(fā)展快速，產量成倍增長，品種逐漸增多，至2006年產量已超過500萬噸。酶法濕磨工藝中的淀粉殘留蛋白含量以及淀粉的糊化特性均好于傳統(tǒng)的濕磨工藝。由于添加蛋白酶，不僅縮短了浸泡時間，同時蛋白的得率非但沒有減少反而得到提高。新型酶制劑正應用于針劑葡萄糖、液體葡萄糖漿、高麥芽糖漿、果葡糖漿以及各種低聚糖的生產中。淀粉糖替代蔗糖已應用于食品加工、糖果、啤酒及飲料生產中。

紡織工業(yè)

20世紀80年代，以淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶等為代表的紡織酶制劑，主要用于織物退漿、牛仔布整理和真絲脫膠等，在工業(yè)上得到了廣泛應用，也代表著紡織生物技術開始興起。進入21世紀以后，中國酶制劑在紡織工業(yè)中的應用領域逐步擴大，包括纖維改性、原麻脫膠、印染前處理、印染廢水處理、服裝成衣加工等領域  。目前，紡織用酶制劑加工工藝已涉及到幾乎所有的紡織濕加工領域，市場規(guī)模呈穩(wěn)定遞增趨勢。

飼料工業(yè)

飼料酶制劑是近年來伴隨飼料工業(yè)和酶制劑工業(yè)不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型飼料添加劑，具有提高養(yǎng)分消化率、提高配合飼料質量穩(wěn)定性、降低環(huán)境污染等作用。作為一類高效、無毒、無副作用和環(huán)保性的綠色飼料添加劑，飼料酶制劑已成為世界工業(yè)酶產業(yè)中增長速度最快、勢頭最強勁的一部分，其應用效果已在世界范圍內得到公認。中國飼料酶制劑自20世紀80年代開始在飼料中添加應用。

目前中國飼料酶種類有20多種，主要包括：淀粉酶、蛋白酶、木聚糖酶、β－甘露聚糖酶、纖維素酶、β－葡聚糖酶、植酸酶和復合酶等。這些酶制劑可分為兩大類：1）以降解多糖和生物大分子物質為主，包括蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、糖化酶、纖維素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶。主要功能是破壞植物細胞壁，使細胞內容物充分釋放出來；2）以降解植酸、β－葡聚糖、果膠等抗營養(yǎng)因子為主，主要包括植酸酶、β－葡聚糖酶和果膠酶，其主要功能是降解細胞壁木聚糖和細胞間質的果膠成分，提高飼料的利用率  。

生產酶制劑的微生物有絲狀真菌、酵母、細菌3大類群，主要是用好氣菌。幾種主要工業(yè)酶的菌種和使用情況如下：

淀粉酶類

淀粉酶水解淀粉生成糊狀麥芽低聚糖和麥芽糖。以芽孢桿菌屬的枯草芽孢桿菌和地衣形芽孢桿菌深層發(fā)酵生產為主，后者產生耐高溫酶。另外也用曲霉屬和根霉屬的菌株深層和半固體發(fā)酵生產，適用于食品加工 。-淀粉酶主要用于制糖、紡織品退漿、發(fā)酵原料處理和食品加工等。葡糖淀粉酶能將淀粉水解成葡萄糖，現(xiàn)在幾乎全由黑曲霉深層發(fā)酵生產，用于制糖、酒精生產、發(fā)酵原料處理等。

蛋白酶

使用菌種和生產品種最多。用地衣形芽孢桿菌、短小芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌以深層發(fā)酵生產細菌蛋白酶；用鏈霉菌、曲霉深層發(fā)酵生產中性蛋白酶和曲霉酸性蛋白酶，用于皮革脫毛、毛皮軟化、制藥、食品工業(yè)；用毛霉屬的一些菌進行半固體發(fā)酵生產凝乳酶，在制造干酪中取代原來從牛犢胃提取的凝乳酶。

葡糖異構酶

70年代迅速發(fā)展起來的一個品種。先用深層發(fā)酵取得鏈霉菌細胞，待固定化后，將葡萄糖液轉化成約含果糖50%的糖漿，這種糖漿可代替蔗糖用于食品工業(yè)。用淀粉酶、葡糖淀粉酶和葡糖異構酶等將玉米淀粉制成果糖漿已成為新興的制糖工業(yè)之一。

1、酶制劑應納入配方成本計算

生物工程生產的微生物植酸酶，可以降解植酸鹽，釋放可利用的磷、鈣、能量和蛋白質等，釋放的磷、鈣和其他養(yǎng)分的數(shù)量，在推薦水平下呈線性增加。植酸酶添加水平超過500FTU/kg的添加量時，養(yǎng)分的釋放會持續(xù)提高，但單位植酸鹽的釋放量趨于下降。因此超推薦水平添加植酸酶，在經(jīng)濟上是不合算的。β-葡聚糖酶和戊聚糖酶能有效地降解飼料中某些原料所含有的β-葡聚糖和戊聚糖。這2種水溶性非淀粉多糖是抗營養(yǎng)因子。這些抗營養(yǎng)因子能結合大量的水分，使消化道流體的粘度增加。降低營養(yǎng)底物與消化道內源酶的作用，致使營養(yǎng)成分的有效性下降。β-葡聚糖酶和戊聚糖酶添加在玉米-豆粕型含抗營養(yǎng)因子較少的日糧中，對動物的生產性能改善作用不明顯；添加在黑麥、大麥、小麥為主的日糧中和含非常規(guī)飼料原料較多的日糧中，對動物的生產性能改善作用較大。同一添加量隨日糧中非常規(guī)飼料含量的增加，改善作用更趨明顯；同一日糧隨酶的添加量的增加，改善作用也更趨明顯，但單位酶的改善作用效果下降。無論何種飼料原料，超量添加β-葡聚糖酶和戊聚糖酶經(jīng)濟上也都是不合算的。總之，配制最低成本日糧和計算效益時，應將酶制劑納入配方成本計算。

2、應考慮影響酶制劑活性的因素

酶制劑本身是一類蛋白質，影響蛋白質的任何因素都會影響酶制劑的活性。酶制劑的活性隨溫度的升高而增加，但當溫度高到一定程度時，又使酶變性而喪失活性。一般酶活性的最適溫度為30～45℃，超過60℃時酶會變性，喪失活性。pH對酶活性也有影響，在其他條件不變時，酶在一定的pH范圍內活性最高。一般酶活性的最適pH接近于中性(6.5～8.0)。但也有例外，如胃蛋白酶的最適pH為1.5  。一碘醋酸、高鐵氰化物和重金屬離子等可與酶的必需基團結合或發(fā)生反應，從而使酶喪失活性。因此在飼料生產過程中一定要注意溫度、酸堿性、重金屬離子等因素對酶制劑的影響，以求達到酶制劑的最佳使用效果。

3、購買酶制劑應考慮有效含量及價格

市場上酶制劑的種類很多，用戶在購買酶制劑時，一定要選擇既能保證有效含量，又較便宜的酶制劑，不應只考慮價格便宜，不考慮有效含量。

4、使用酶制劑應考慮飼喂對象

單胃動物應用酶制劑效果明顯，草食動物效果不明顯。因此草食動物飼料中可不考慮添加酶制劑。

5、應重視酶制劑的質量檢驗

現(xiàn)在很多飼料檢測部門都可檢驗酶制劑的有效含量。用戶在選購時，可把樣品送到有關部門檢驗，以確保購買的酶制劑質量可靠。

近年來，中國酶制劑產業(yè)發(fā)展速度迅猛，取得了明顯進步。但從世界酶制劑工業(yè)來看，高新技術在世界酶制劑產業(yè)的應用進一步拉大了中國酶制劑產業(yè)和世界先進水平的差距。整個行業(yè)生產規(guī)模小，技術研發(fā)力量薄弱，產品相對單一，結構不合理等問題突出 。

1）研發(fā)投入和研發(fā)創(chuàng)新能力不足。

2）生產工藝及設備水平相對落后。